【国家标准(GB)】 声学与振动 弹性件振动 声传递特性实验室测量方法 第3部分：弹性支撑件平动动刚度的间接测量方法

ICS.17.140
中华人民共和国国家标准
GB/T 22159.3—2008/ISO 10846-3:2002弹性元件振动-声传递
声学与振动
特性实验室测量方法第3部分：弹性支撑件平动动刚度的间接测量方法Acoustics and vibration-Laboratory measurement of vibro-acoustic transferproperties of resilient elements-Part 3: Indirect method for determination of thedynamic stiffness of resilient supports for translatorymotion（ISO10846-3:2002,IDT)
2008-07-02发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2009-02-01实施
GB/T22159.3—2008/IS010846-3:2002前言
1范围
2规范性引用文件
3术语和定义
4原理
5对测量仪器的要求
5.1法向平动
5.2横向平动
5.3非期望振动的抑制
6测试装置适用性准则
6.1频率范围
上限频率f的确定
侧向振动传递
非期望输人振动
加速度计·
力传感器·
信号叠加：
6.8分析仪·…
7测试过程
待测部件的安装
7.2加速度计的安装与连接
7.3激振器的安装与连接…
7.4信号源
测量方法
7.6线性检验
8测试结果计算·
8.1动刚度的计算.
8.2动刚度1/3倍频带平均值
8.31/3倍频带结果表示
8.4窄带数据的表示.
9记录内容…
10测试报告
附录A（资料性附录）
附录B（资料性附录）
附录C（资料性附录）
参考文献
转动部件的扭转动刚度
对称性对动刚度矩阵的影响
静态荷载偏移曲线
GB/T22159.3—2008/ISO10846-3:2002本部分是GB/T22159《声学与振动弹性元件振动-声传递特性实验室测量方法》的系列标准之。GB/T22159在《声学与振动弹性元件振动-声传递特性实验室测量方法》总标题下包括以下5个部分：
-第1部分：测量原理与指南；
一第2部分：弹性支撑件平动动刚度的直接测量方法；第3部分：弹性支撑件平动动刚度的间接测量方法；一第4部分：非弹性支撑的平动动刚度；一第5部分：测定弹性支撑件低频动刚度的点驱动法。本部分等同采用ISO10846-3：2002《声学与振动一一弹性元件振动-声传递特性实验室测量方第3部分：弹性支撑件平动动刚度的间接测量方法》（英文版）。法
本部分的附录A、附录B、附录 C为资料性附录。本部分由中国科学院提出。
本部分由全国声学标准化技术委员会(SAC/TC17)归口，本部分主要起草单位：西北工业大学、中国科学院声学研究所、同济大学、合肥工业大学。本部分主要起草人：陈克安、程明昆、吕亚东、毛东兴、李志远、俞悟周。本部分首次发布。
GB/T22159.3—2008/IS010846-3:2002引言
各种被动隔振器被用于降低振动的传递，例如汽车发动机悬置，建筑物的弹性支撑、船用机器的弹性支承和弹性（柔性）联轴器以及家用电器中的小型隔振器。本部分规定了测量线弹性支撑动刚度函数的间接法，如果元件对给定的静态预荷载表现出近似的线性振动特性，则本部分还包括非线性静态预荷载-偏移特性的弹性支撑。本部分为弹性元件振动-声特性实验室测量方法系列标准之一，该系列标准还包括测量原理、直接法和点驱动法，ISO10846-1提供了选择合适标准的总体指南。本部分所描述的实验室条件包含如何合理使用静态预载。间接法用于分析弹性元件20Hz以上的结构声传递损失是很有用的。然而，该方法不能完全表征用于衰减低频振动或冲击位移的隔振器特性。1范围
GB/T22159.3—2008/ISO10846-3:2002声学与振动弹性元件振动-声传递特性实验室测量方法第3部分：弹性支撑件平动动刚度的间接测量方法本部分详细介绍了一种在给定预载条件下，弹性支撑件平动动刚度的测量方法。该方法主要涉及振动传递率的实验室测量，称为间接测量法。该方法适用于具有平行连接件的测试部件（见图1）注 1:本部分主要适用于那些以降低音频振动(20 Hz ～20 kHz 的结构声)向结构体传播为主的隔振器。此种类型的振动可辐射出不需要的流体声（如空气声，水声或其他）。注2：实际情况下，由于测试装置尺寸限制，该方法不用于非常小或非常大的弹性支撑件。注3：该方法中也包含部分连续支撑垫的测量样品。这些样品能否充分表明复杂系统的特性，由本部分使用者负责。
本部分还介绍了与待测元件连接件平行及垂直方向上的位移测量方法。附录A中介绍了含有转动部件动刚度的指导性测量方法。该测量方法所适用的频率范围是f.～f。f与f的值取决于测试装置和待测隔振器，通常20Hzf2≤50Hz;2kHz≤f3≤5kHz。采用本部分方法所获得的测量数据可用于：一生产厂商和供销商提供的产品信息；一产品开发过程中所需要的信息；质量控制；
一计算通过隔振器的振动传递率。注1：当弹性部件不具有平行连接件时，需采用辅助固定夹具并将之作为待测部件的一部分，以满足测量所需的平行连接件条件。
注2：图中箭头所示为负载方向。图1具有平行连接件的弹性支撑件2规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T22159的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB/T22159.3—2008/ISO10846-3:2002GB/T2298—1991机械振动与冲击术语（neqISO2041：1990）GB/T3240声学测量中的常用频率（neqISO266）GB/T11349.1-2006振动与冲击机械导纳的试验确定第1部分：基本定义与传感器(ISO7626-1,IDT)
GB/T11349.2—2006振动与冲击机械导纳的试验确定第2部分：用激振器作单点平动激励测量（ISO7626-2IDT）
GB/T13823.3—1992振动与冲击传感器的校准方法正弦激励比较法校准（二次校准）(negISO/DIS5347-3)
GB/T14412—2005机械振动与冲击加速度计的机械安装（ISO5348：1998，IDT）3术语和定义
GB/T22159的本部分采用下列术语和定义。3.1
隔振器vibrationisolator
弹性元件resilientelementbZxz.net
用于减弱一定频率范围内的振动传递而专门设计的隔振元件。3.2
弹性支撑件resilientsupport
可支撑起机器、建筑物或其他类型结构部分质量的隔振器。3.3
测试元件testelement
待测弹性支撑件，包括其连接件和辅助固定夹具（若使用）。3.4
阻滞力blockingforce
外加于隔振器输出端的动态约束力，可使隔振器产生零位移输出。3.5
动态传递刚度dynamictransferstiffnesskz.1
与频率有关的复数，为弹性元件输出端的力与其输人端的简谐振动的位移比。注1：下标中的1,2分别表示弹性元件的输人和输出端。注 2：k2.t 的取值受到静态初负载、温度及其他一些条件的影响。低颊时,k2.1仅取决于弹性力和阻尼力，且 kz,1=ki.(k1,1表示隔振器输人端的作用力与位移之比)。注3：高频时，由于kz.还会受到弹性元件内部惯性力的影响，kz1去k.l。3.6
弹性元件损耗因子lossfactorofresilientelement低频条件下，n为复数kz2.的虚部与实部之比（即k2相位角的正切值），此时，弹性元件内在惯性力的影响可忽略不计。
频率平均动态传递］刚度frequency-averageddynamictransferstiffnesskav
动刚度在Af频带内的平均值（见8.2)。2
点接触pointcontact
接触振动面可看作刚体表面的接触方式。法向平动normaltranslation
与弹性元件连接件方向相垂直的平移振动。3.10
横向平动transversetranslation垂直于法向平动方向的平移振动。3.11
线性linearity
满足叠加原理的弹性元件动态特性。GB/T22159.3—2008/ISO10846-3:2002注1：叠加原理可表述为：系统输入为i(t)时，输出为y（)；输人为(c)时，输出为y(t)，对于任何a,b,z(t)和z(e)，若输人为azi()+bz(e),输出为ayr(t)+byz(t),则系统满足叠加原理。注 2：实际中,采用上述方法进行系统线性待性的检验并不可行。一种有限度地检验线性特性的方法是测量一定输人强度范围内的动刚度。事实上，该方法对检验系统激振与响应之间的线性关系是十分有效的（见7.6）。3.12
直接法directmethod
测量隔振器输人端位移（速度或加速度）及输出端阻滞力的方法。3.13
间接法indirectmethod
当隔振器输出端载有一质量已知的刚体时，测量弹性元件（针对位移、速度或加速度的）振动传递率的方法。
注：除了类似质量阻抗的情况，术语“间接法”可能包括任何已知其阻抗的负载。然而,ISO 10846中并未涉及此类方法。3.14
传递率transmissibility
弹性元件作简谐振动时，隔振器输出端的复位移u与输人端复位移u之比（uz/u）。注1：对速度或加速度a，可采用相似的方法定义传递率，其取值相等。注2：这里下划线表示复数，本部分文中以后出现此表示方法时不再说明。3.15
forcelevel
L = 10ig
式中：F表示特定频带内作用力的均方值；F。=10-5N，为基准力。L的单位为分贝（dB）。3.16
加速度级accelerationlevel
L = 10lg
式中：a表示特定频带内的加速度均方值；a=10-\m/s，为基准加速度。L,单位为分贝（dB）。3.17
动态传递刚度级levelofdynamictransferstiffnessLn.
Ls, = 10ig Lka,l
（3）
GB/T22159.3-2008/IS010846-3:2002式中：/k2,/为特定频率处的动刚度幅值平方（见3.5),k。=1Nm-为基准刚度。L单位为分贝(dB)。
频带平均动［态传递刚度级leveloffrequencybandaverageddynamictransferstiffnessL
Lt, = 10g
式中k见3.7中定义，kc=1N·m-为基准刚度。3.19
侧向振动传递flankingtransmission..（4)
测试过程中，由隔振器输入端激振器产生的振动，经由待测弹性元件以外的其他路径传至输出端，使隔振器输出端产生力和加速度。4原理
ISO10846-1介绍了间接法测量原理。其基本原理为：通过测量质量为m2的刚体的加速度获得阻滞力。该作用力可使待测弹性元件输出端的振动足够小。同时，需要在阻滞质量块与测试装置的其他部件之间，进行动态去耦处理，以避免侧向振动传递的产生。
对于简谐振动并采用复数表示方法，待测元件的动刚度（见3.5）与测量所得振动传递率（见3.14）之间的关系，可由式(5)给出：
kz.=E../ui~-(2元f)(m+m)T（|T|《1).........C5)注：下划线表示该量为复数。
式中：m表示待测元件输出端连接件的质量；下标1和2分别代表弹性元件的输入端与输出端。根据式（5）的右端项，可获得一种有效的阻滞力间接测量方法。该方法要求，仅由阻滞力决定在阻滞质量处测得的相应振动。因此原则上需要测量的振动应是由阻滞质量块与待测部件输出端连接体共同组成的组合刚体质心在期望力方向上的振动。5对测量仪器的要求
5.1法向平动
5.1.1概述
图2～图4为弹性支撑件测试装置示意图。图示各装置均受到来自法向负载方向上平移振动的作用。测试时，应根据待测部件的实际应用情况安装。注：此处所收集的测试实例并不详尽，而且，没有对测试装置的配备原则提出任何限制。为能根据本部分得到合适的测量，测试装置中应包括如5.1.2~5.1.6中所述各部件。5.1.2阻滞质量
在待测部件的输出端放置的质量块。该质量块的作用之一就是阻滞输出。通过测量该质量块的加速度，可确定阻滞力的大小。另外，质量块起到的另一个作用是使其振动与测试部件输出端连接件的振动相一致。5.1.3静态预载系统
测量应在测试部件具有典型性和特定静态预载的条件下进行。下述方法为使用静态预载的几个示例：a）采用液压激振器作为激振源。这一激振装置与待测部件、测试部件输出端的阻滞质量块，一起被安放在同一负载结构上。阻滞质量块放置在辅助隔振器上，以减弱质量块与负载结构之间的耦合作用。所有这些辅助隔振器的低频动刚度之和，与待测元件的动刚度在幅值上具有相4
GB/T22159.3—2008/IS010846-3:2002同的数量级。
b）采用一种仅提供静态预载的结构，如图2、图3所示。如若采用此种结构，同样需要在待测部件的输人端使用辅助隔振器，以减弱待测部件与负载结构之间的耦合作用。1激振器；
2—横梁；
3—连杆；
4——动态解耦弹簧，静态预载；1静态预载；
一横梁；
一动态微振
一加速度测点（ar)：
5——激振质量块；
一待测部件，
5——待测部件：
6——阻滞质量块；
7——刚性基础。
a）整体效果图
b）输入端（局部放大图）
图2法向平动动刚度实验室测试装置例一（连续型）5
GB/T22159.3—2008/ISO10846-3:20021——待测部件；
2——阻滞质量块（m2)；
3——加速度测点（az);
加速度测点(a)；
5——刚性基础。
c）输出端（局部放大图）
图2（续）
质证中心
1——微振质量块；
待测部件；
—阻滞质量块；
4——刚性基础；
5—动态解耦弹簧；
6——加速度测点(as);
7——加速度测点(a);
8——动态激振；
g—加速度测点(a,)。
图3法向平动动刚度实验室测试装置例二6
GB/T22159.3—2008/ISO10846-3:2002c）在待测部件顶端采用（有或没有支撑结构的)阻滞质量块，以作为重力负载。5.1.4加速度测量系统
加速度计应被安放在待测部件的输人端、输出端及用于支撑阻滞质量块的基础上。当加速度测量不易在中心点位置进行时，需要通过适当的信号叠加，进行中心点加速度的间接测量。例如，对置于对称位置的两个加速度计采集的信号进行线性平均。若频率范围适当的话，可采用位移或速度传感器代替加速度传感器进行测量[见图2b)和图4]。品
质益中心
1——加速度测点(a2)；
2——阻带质量块；
3——待测部件；
4—激振质量块；
5———加速度测点(a,);
6——动态激振。
注阻滞质量块的重力作用在此可充当待测部件的静态预载。图4法向平动动刚度实验室测试装置例三5.1.5动态激振系统
动态激振系统的激励频率应涵盖待测频率。允许使用任何一种恰当的激振器。如：a）能够同时提供静态预载的液压激振器；b）一个或多个有顶杆的电动激振器（激励器）；c）一个或多个压电式激振器。
隔振器可以用于激振器的动态去耦，以此降低因使用静态预载引起的侧向振动通过测试结构的传输。然而，在采用液压激振器的测试装置中，由于同时存在静态和动态两种预载，将对低频测量造成不利影响，因此针对此种测试结构的去耦通常不易实现。5.1.6输入端激振质量块
待测部件输人端的激振质量块主要起到以下之一种或两种作用：a）在动态力作用下，使输人端连接件的振动状态一致；b）加强输入端连接件的单向振动强度。7
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