專利名稱：生物材料結構振動形狀測試系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及結構動力學測試系統，特別是涉及生物材料結構振動形狀測試系統。
背景技術：
自然界中的植物和動物，經過億萬年的進化，在承受自身重量及生長環境的荷載過程中，所產生的生物材料具有一些令人驚奇的特性，生物體獲得了適應環境的最優結構。 現在人們已開展了生物材料結構的眾多研究，其成果在航空航天工程、醫學工程、建筑工程等領域得到廣泛應用。如通過分析蜻蜓膜翅和飛機機身加強框的結構相似性，提取決定蜻蜓膜翅結構優良力學性能的結構特征，將其應用到飛機機身加強框的設計中，可使結構的設計得到優化。如通過研究樹葉結構的分枝系統形態的最優性及其成長機理，提出的一種新型的自適應成長設計法。這種新的拓撲優化設計方法不但能在板殼加強筋設計中發揮很好的效果，并且能夠應用在桁架設計和復合材料設計上。在建筑結構中，也有很多仿生應用，如懸索結構是仿照藤蔓植物和蜘蛛網，用一系列受拉結構作為主要承重構件。生物材料結構，以最科學的方式將其輕巧性和穩定性相結合。充分研究這些大自然的杰作，是很好的尋求解決技術和工程問題的新方法。特別是對生物材料結構振動形狀的研究，可優化工程結構的動力性能，設計和制造出更多更好的仿生工程結構。但很多生物材料結構質量很輕， 厚度很薄。如蜻蜓翅膀的厚度只有2-3微米。常規測試中傳感器無法安裝，即使能夠安裝， 其附加質量的影響也無法克服。本發明針對生物材料結構的特點，采用非接觸測試技術，可測試出符合實際情況的生物材料結構的振動形狀，進一步可為新型仿生工程結構的研發提供技術支撐。

發明內容
要解決的技術問題
本發明解決的技術問題為可測試出生物材料結構振動形狀。技術方案
一種生物材料結構振動形狀測試系統，其特征在于由生物材料結構試件、振動臺、基座、激光測振儀組成；生物材料結構試件與基座一端固定聯接，基座另一端與振動臺固定在一起；振動臺產生一定頻率的等幅激勵。。所述的振動臺為機械式振動臺、液壓式振動臺、電動式振動臺。所述的生物材料結構為蜻蜓翅膀、蟬翅膀、蜜蜂翅膀、樹葉。具體說明
本發明包括生物材料結構試件、振動臺、基座、激光測振儀。振動臺產生一定頻率的等幅激勵。生物材料結構試件與基座一端固定聯接，基座另一端與振動臺固定在一起。激光測振儀為非接觸式掃描激光測振儀，不對生物材料結構產生附件質量影響。當振動臺對生物材料結構試件激勵時，激光測振儀可測試試件上各測點振動的速度。由此激光測振儀可測試出生物材料結構試件在不同頻率激振下的振動形狀。本發明所述的結構為結構動力學中結構的概念，生物材料結構為蜻蜓翅膀、蟬翅膀、蜜蜂翅膀、樹葉。所述的振動臺為機械式振動臺、液壓式振動臺、電動式振動臺。所述的激光測振儀為非接觸式掃描激光測振儀。有益效果
本發明由振動臺對生物材料結構試件施加一定頻率、幅值恒定的激勵，使生物材料結構試件產生一個穩態振動，由非接觸式掃描激光測振儀記錄結構不同位置的振動速度，從而給出整個生物材料結構的振動形狀。本發明操作簡單，維修方便，并將傳統的測試方法和現代測試技術定量化的特點相結合，可給出生物材料結構的振動形狀，并可定量地給出結構上關鍵點振動速度的具體量值。測試系統可廣泛應用于生物材料結構振動形狀的測試。


圖1為本發明生物材料結構的振動形狀測試系統實施方式的剖視圖；其中振動臺1、基座2、結構試件3、激光測振儀4。其中1-振動臺；2-基座；3-生物材料結構試件；4-激光測振儀。圖2為在定頻5Hz，激勵幅值lOm/s2時樹葉振動形狀圖。圖3為在定頻10Hz，激勵幅值lOm/s2時樹葉振動形狀圖。五具體實施方式
實施例1
圖ι所示本發明生物材料結構的振動形狀測試系統包括生物材料結構試件3、振動臺 1、基座2、激光測振儀4。生物材料結構3試件與基座2 —端固定聯接，基座2另一端與振動臺1固定在一起。振動臺1產生一定頻率的等幅激勵。激光測振儀4為非接觸式掃描激光測振儀，激光測振儀可測試試件在振動過程中不同點的振動速度，再由不同點的振動速度給出整個試件的振動形狀。因此可測試出生物材料結構試件在不同頻率激振下的振動形狀。本實施例中振動臺1為蘇州實驗儀器總廠生產的DYS-300-2-60電動振動臺。試件3 為玉蘭樹樹葉。激光測振儀為德國P0LYTEC公司生產的PSV-I-400型非接觸掃描式激光測振儀。采用玉蘭樹葉作為生物材料結構試件。實驗時電動振動臺產生定頻5Hz、激勵幅值 lOm/s2的穩態激勵及定頻10Hz、激勵幅值lOm/s2的穩態激勵。圖2給出在定頻5Hz，激勵幅值lOm/s2時樹葉振動形狀圖。圖3給出在定頻10Hz，激勵幅值lOm/s2時樹葉振動形狀圖。 測試系統除可給出整個試件的振動形狀圖，還可給出試件上每個測點的具體數值。如當定頻5Hz、激勵幅值lOm/s2的穩態激勵時，樹葉最上、最下、最左、最右、中間五個關鍵測點的振動速度分別為 563. 5mm/s、-90. 4mm/s、-114. Omm/s、-16. 4mm/s、-76. 6mm/s。當定頻 10Hz、 激勵幅值lOm/s2的穩態激勵時，樹葉最上、最下、最左、最右、中間五個關鍵測點的振動速度分別為 80. 2mm/s、104. 2mm/s、50. 89mm/s、-101. Omm/s、-27. 8mm/s。
權利要求
1.一種生物材料結構振動形狀測試系統，其特征在于由生物材料結構試件、振動臺、基座、激光測振儀組成；生物材料結構試件與基座一端固定連接，基座另一端與振動臺固定在一起。
2.根據權利要求1所述的一種生物材料結構振動形狀測試系統，其特征在于所述的振動臺為機械振動臺、液壓式振動臺或電動式振動臺。
3.根據權利要求1所述的一種生物材料結構振動形狀測試系統，其特征在于所述的生物材料結構為蜻蜓翅膀、蟬翅膀、蜜蜂翅膀、樹葉。
全文摘要
本發明涉及結構動力學測試系統，特別是涉及生物材料結構振動形狀測試系統。一種生物材料結構振動形狀測試系統，其特征在于由生物材料結構試件、振動臺、基座、激光測振儀組成。振動臺產生一定頻率的等幅激勵。生物材料結構試件與基座一端固定聯接，基座另一端與振動臺固定在一起。激光測振儀為非接觸式掃描激光測振儀，不對生物材料結構產生附件質量影響。當振動臺對生物材料結構試件激勵時，激光測振儀可測試試件上各測點振動的速度，并進一步給出結構振動的形狀。本發明可測試出生物材料結構試件在不同頻率激振下的振動形狀。
文檔編號G01M7/02GK102494858SQ20111036008
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者楊振宇, 王山山, 邱玲 申請人:河海大學