振动试验夹具设计及模态分析

【引言】振动夹具的功用是从振动台将机械能不失真地传递给试件。由于试验产品的不同，夹具的结构和形状不尽相同，一般把夹具分为专用夹具和通用夹具。专用夹具须根据产品结构和试验要求定制，通用夹具的结构包括立方体型夹具、盒式夹具、半球形夹具、锥形夹具、L 型和T 型夹具等。夹具在总体设计上要求重量轻、刚度质量比大，在试验频率范围内部发生共振。振动夹具的一阶共振频率大于试件一阶共振频率的3 ～ 4 倍。在夹具设计时还要求夹具的横向运动( 垂直于激振方向) 和其波形失真要小。对于夹具的一阶共振频率的分析方法包括理论计算、有限元仿真和振动试验等方法。采用有限元建模时，往往受到建模精度、单元数的多少等限制，且计算周期长。笔者采用Dunkerley 方程对某产品的试验夹具进行理论分析计算，并通过扫频试验验证其合理性。