專利名稱：生物材料結(jié)構(gòu)振動(dòng)形狀測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，特別是涉及生物材料結(jié)構(gòu)振動(dòng)形狀測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自然界中的植物和動(dòng)物，經(jīng)過億萬年的進(jìn)化，在承受自身重量及生長(zhǎng)環(huán)境的荷載過程中，所產(chǎn)生的生物材料具有一些令人驚奇的特性，生物體獲得了適應(yīng)環(huán)境的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。 現(xiàn)在人們已開展了生物材料結(jié)構(gòu)的眾多研究，其成果在航空航天工程、醫(yī)學(xué)工程、建筑工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。如通過分析蜻蜓膜翅和飛機(jī)機(jī)身加強(qiáng)框的結(jié)構(gòu)相似性，提取決定蜻蜓膜翅結(jié)構(gòu)優(yōu)良力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)特征，將其應(yīng)用到飛機(jī)機(jī)身加強(qiáng)框的設(shè)計(jì)中，可使結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)得到優(yōu)化。如通過研究樹葉結(jié)構(gòu)的分枝系統(tǒng)形態(tài)的最優(yōu)性及其成長(zhǎng)機(jī)理，提出的一種新型的自適應(yīng)成長(zhǎng)設(shè)計(jì)法。這種新的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法不但能在板殼加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)中發(fā)揮很好的效果，并且能夠應(yīng)用在桁架設(shè)計(jì)和復(fù)合材料設(shè)計(jì)上。在建筑結(jié)構(gòu)中，也有很多仿生應(yīng)用，如懸索結(jié)構(gòu)是仿照藤蔓植物和蜘蛛網(wǎng)，用一系列受拉結(jié)構(gòu)作為主要承重構(gòu)件。生物材料結(jié)構(gòu)，以最科學(xué)的方式將其輕巧性和穩(wěn)定性相結(jié)合。充分研究這些大自然的杰作，是很好的尋求解決技術(shù)和工程問題的新方法。特別是對(duì)生物材料結(jié)構(gòu)振動(dòng)形狀的研究，可優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能，設(shè)計(jì)和制造出更多更好的仿生工程結(jié)構(gòu)。但很多生物材料結(jié)構(gòu)質(zhì)量很輕， 厚度很薄。如蜻蜓翅膀的厚度只有2-3微米。常規(guī)測(cè)試中傳感器無法安裝，即使能夠安裝， 其附加質(zhì)量的影響也無法克服。本發(fā)明針對(duì)生物材料結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，采用非接觸測(cè)試技術(shù)，可測(cè)試出符合實(shí)際情況的生物材料結(jié)構(gòu)的振動(dòng)形狀，進(jìn)一步可為新型仿生工程結(jié)構(gòu)的研發(fā)提供技術(shù)支撐。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明解決的技術(shù)問題為可測(cè)試出生物材料結(jié)構(gòu)振動(dòng)形狀。技術(shù)方案
一種生物材料結(jié)構(gòu)振動(dòng)形狀測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于由生物材料結(jié)構(gòu)試件、振動(dòng)臺(tái)、基座、激光測(cè)振儀組成；生物材料結(jié)構(gòu)試件與基座一端固定聯(lián)接，基座另一端與振動(dòng)臺(tái)固定在一起；振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生一定頻率的等幅激勵(lì)。。所述的振動(dòng)臺(tái)為機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)、液壓式振動(dòng)臺(tái)、電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)。所述的生物材料結(jié)構(gòu)為蜻蜓翅膀、蟬翅膀、蜜蜂翅膀、樹葉。具體說明
本發(fā)明包括生物材料結(jié)構(gòu)試件、振動(dòng)臺(tái)、基座、激光測(cè)振儀。振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生一定頻率的等幅激勵(lì)。生物材料結(jié)構(gòu)試件與基座一端固定聯(lián)接，基座另一端與振動(dòng)臺(tái)固定在一起。激光測(cè)振儀為非接觸式掃描激光測(cè)振儀，不對(duì)生物材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附件質(zhì)量影響。當(dāng)振動(dòng)臺(tái)對(duì)生物材料結(jié)構(gòu)試件激勵(lì)時(shí)，激光測(cè)振儀可測(cè)試試件上各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)的速度。由此激光測(cè)振儀可測(cè)試出生物材料結(jié)構(gòu)試件在不同頻率激振下的振動(dòng)形狀。本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中結(jié)構(gòu)的概念，生物材料結(jié)構(gòu)為蜻蜓翅膀、蟬翅膀、蜜蜂翅膀、樹葉。所述的振動(dòng)臺(tái)為機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)、液壓式振動(dòng)臺(tái)、電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)。所述的激光測(cè)振儀為非接觸式掃描激光測(cè)振儀。有益效果
本發(fā)明由振動(dòng)臺(tái)對(duì)生物材料結(jié)構(gòu)試件施加一定頻率、幅值恒定的激勵(lì)，使生物材料結(jié)構(gòu)試件產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)態(tài)振動(dòng)，由非接觸式掃描激光測(cè)振儀記錄結(jié)構(gòu)不同位置的振動(dòng)速度，從而給出整個(gè)生物材料結(jié)構(gòu)的振動(dòng)形狀。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，維修方便，并將傳統(tǒng)的測(cè)試方法和現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)定量化的特點(diǎn)相結(jié)合，可給出生物材料結(jié)構(gòu)的振動(dòng)形狀，并可定量地給出結(jié)構(gòu)上關(guān)鍵點(diǎn)振動(dòng)速度的具體量值。測(cè)試系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于生物材料結(jié)構(gòu)振動(dòng)形狀的測(cè)試。


圖1為本發(fā)明生物材料結(jié)構(gòu)的振動(dòng)形狀測(cè)試系統(tǒng)實(shí)施方式的剖視圖；其中振動(dòng)臺(tái)1、基座2、結(jié)構(gòu)試件3、激光測(cè)振儀4。其中1-振動(dòng)臺(tái)；2-基座；3-生物材料結(jié)構(gòu)試件；4-激光測(cè)振儀。圖2為在定頻5Hz，激勵(lì)幅值lOm/s2時(shí)樹葉振動(dòng)形狀圖。圖3為在定頻10Hz，激勵(lì)幅值lOm/s2時(shí)樹葉振動(dòng)形狀圖。五具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
圖ι所示本發(fā)明生物材料結(jié)構(gòu)的振動(dòng)形狀測(cè)試系統(tǒng)包括生物材料結(jié)構(gòu)試件3、振動(dòng)臺(tái) 1、基座2、激光測(cè)振儀4。生物材料結(jié)構(gòu)3試件與基座2 —端固定聯(lián)接，基座2另一端與振動(dòng)臺(tái)1固定在一起。振動(dòng)臺(tái)1產(chǎn)生一定頻率的等幅激勵(lì)。激光測(cè)振儀4為非接觸式掃描激光測(cè)振儀，激光測(cè)振儀可測(cè)試試件在振動(dòng)過程中不同點(diǎn)的振動(dòng)速度，再由不同點(diǎn)的振動(dòng)速度給出整個(gè)試件的振動(dòng)形狀。因此可測(cè)試出生物材料結(jié)構(gòu)試件在不同頻率激振下的振動(dòng)形狀。本實(shí)施例中振動(dòng)臺(tái)1為蘇州實(shí)驗(yàn)儀器總廠生產(chǎn)的DYS-300-2-60電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)。試件3 為玉蘭樹樹葉。激光測(cè)振儀為德國(guó)P0LYTEC公司生產(chǎn)的PSV-I-400型非接觸掃描式激光測(cè)振儀。采用玉蘭樹葉作為生物材料結(jié)構(gòu)試件。實(shí)驗(yàn)時(shí)電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生定頻5Hz、激勵(lì)幅值 lOm/s2的穩(wěn)態(tài)激勵(lì)及定頻10Hz、激勵(lì)幅值lOm/s2的穩(wěn)態(tài)激勵(lì)。圖2給出在定頻5Hz，激勵(lì)幅值lOm/s2時(shí)樹葉振動(dòng)形狀圖。圖3給出在定頻10Hz，激勵(lì)幅值lOm/s2時(shí)樹葉振動(dòng)形狀圖。 測(cè)試系統(tǒng)除可給出整個(gè)試件的振動(dòng)形狀圖，還可給出試件上每個(gè)測(cè)點(diǎn)的具體數(shù)值。如當(dāng)定頻5Hz、激勵(lì)幅值lOm/s2的穩(wěn)態(tài)激勵(lì)時(shí)，樹葉最上、最下、最左、最右、中間五個(gè)關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)速度分別為 563. 5mm/s、-90. 4mm/s、-114. Omm/s、-16. 4mm/s、-76. 6mm/s。當(dāng)定頻 10Hz、 激勵(lì)幅值lOm/s2的穩(wěn)態(tài)激勵(lì)時(shí)，樹葉最上、最下、最左、最右、中間五個(gè)關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)速度分別為 80. 2mm/s、104. 2mm/s、50. 89mm/s、-101. Omm/s、-27. 8mm/s。
權(quán)利要求
1.一種生物材料結(jié)構(gòu)振動(dòng)形狀測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于由生物材料結(jié)構(gòu)試件、振動(dòng)臺(tái)、基座、激光測(cè)振儀組成；生物材料結(jié)構(gòu)試件與基座一端固定連接，基座另一端與振動(dòng)臺(tái)固定在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物材料結(jié)構(gòu)振動(dòng)形狀測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的振動(dòng)臺(tái)為機(jī)械振動(dòng)臺(tái)、液壓式振動(dòng)臺(tái)或電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物材料結(jié)構(gòu)振動(dòng)形狀測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的生物材料結(jié)構(gòu)為蜻蜓翅膀、蟬翅膀、蜜蜂翅膀、樹葉。
全文摘要
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，特別是涉及生物材料結(jié)構(gòu)振動(dòng)形狀測(cè)試系統(tǒng)。一種生物材料結(jié)構(gòu)振動(dòng)形狀測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于由生物材料結(jié)構(gòu)試件、振動(dòng)臺(tái)、基座、激光測(cè)振儀組成。振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生一定頻率的等幅激勵(lì)。生物材料結(jié)構(gòu)試件與基座一端固定聯(lián)接，基座另一端與振動(dòng)臺(tái)固定在一起。激光測(cè)振儀為非接觸式掃描激光測(cè)振儀，不對(duì)生物材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附件質(zhì)量影響。當(dāng)振動(dòng)臺(tái)對(duì)生物材料結(jié)構(gòu)試件激勵(lì)時(shí)，激光測(cè)振儀可測(cè)試試件上各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)的速度，并進(jìn)一步給出結(jié)構(gòu)振動(dòng)的形狀。本發(fā)明可測(cè)試出生物材料結(jié)構(gòu)試件在不同頻率激振下的振動(dòng)形狀。
文檔編號(hào)G01M7/02GK102494858SQ20111036008
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者楊振宇, 王山山, 邱玲 申請(qǐng)人:河海大學(xué)