ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BÁO CÁO MƠN HỌC
ĐÀN HỒI KHÍ ĐỘNG HỌC

Giáo viên hướng dẫn : Hoàng Thị Kim Dung
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thành Long
Hồ Anh Tuấn
Vũ Nguyễn Anh Tùng

Hà Nội, ngày 24 tháng 5 năm 2017


Mục lục
I. Giới thiệu ................................................................................................................. 1
II.

Đo tính đàn hồi của kết cấu. ................................................................................. 3

III.

Đo tần số dao động tự nhiên và biến dạng ........................................................... 8

(a) Phản hồi của một kích thích đơn điểm. .............................................................. 10
(b) Kích thích đa điểm ............................................................................................. 18
(c) Máy rung và bộ thu biến( shaker and pickups): ................................................. 19
(d) Kết cấu hỗ trợ cho kiểm tra độ rung. ................................................................ 24
(e) Ảnh hưởng của sự thay đổi cấu trúc và các điều kiện biên của nó. .................. 26
IV.

Kiếm tra độ ổn định khí đàn hồi......................................................................... 27

V.

Thử nghiệm khí động đàn hồi ............................................................................ 30
(a)

Thử nghiệm rung khi bay................................................................................ 30

(b) Sự ổn định động học,phản ứng gió và rung lắc. ................................................ 36
VI.

Mơ hình kiểm thử đàn hồi khí động lực học ...................................................... 37

(a) Đánh giá hệ số trong hầm gió ............................................................................ 38
(b)

Hiệu ứng tường trong hầm gió........................................................................ 38

(c) Mơ phỏng sự bay tự do trong hầm gió ............................................................... 40
(d) Mơ hình rung trong hầm gió (Flutter)................................................................ 43
(e) Kiểm sốt và sự kích thích trong hầm gió ......................................................... 48
(f) Thực nghiệm với tên lửa và tấm trượt ................................................................ 49
(g) Các công nghệ và thiết bị trong đo đạc.............................................................. 50

2


I.


Giới thiệu
Trong hai chương trước chúng ta đã khảo sát các ngun tắc thiết kế và xây dựng các

mơ hình đàn hồi khí động cho các loại kiểm tra khác nhau. Mục đích của chương này là mơ
tả các kỹ thuật kiểm tra liên quan và các nguyên tắc mà chúng dựa vào. Vì hầu hết các bài
thử nghiệm thường được thực hiện trên các máy bay kích thước chuẩn (full-scale), chúng ta
sẽ phân biệt (khi cần thiết) các kỹ thuật kiểm tra trên mơ hình và kỹ thuật kiểm tra trên máy
bay kích thước thực.
Kiểm nghiệm khí động đàn hồi bao gồm ba phần chính. Phần đầu tiên bao gồm các
thí nghiệm khơng có dịng khí, ví dụ như thử nghiệm tĩnh để tìm sự phân bố độ cứng và
kiểm tra cường độ dao động để tìm tần số tự nhiên và hình dạng của vật thí nghiệm. Các thí
nghiệm ở phần thứ hai và thứ ba thực hiện khi có dịng khí. Các thí nghiệm ở phần thứ hai
liên quan đến các hiện tượng khí động đàn hồi ở "chế độ dừng ổn định" (steady-state), trong
khi phần thứ ba bao gồm các hiện tượng "không ổn định" như rung động và sự ổn định động.

II.

Đo tính đàn hồi của kết cấu.
Sự ảnh hưởng của hiệu ứng khí động đàn hồi khiến cho chúng ta phải có những thử

nghiệm để xác định độ cứng cũng như các đặc tính về độ bền của máy bay. Việc đo các
thành phần độ cứng này đặc biệt có giá trị và cần thiết cho các profile cánh cái tỉ số dạng
thấp, khó phân tích. Đối với các mơ hình rung động thì khơng thể áp dụng các thử nghiệm
tĩnh. Các mơ hình rung động tốc độ thấp thường đủ mạnh để chịu được bất kì tải trọng đều
nào có thể tạo ra từ hầm gió. Nó có thể được áp dụng trong hầm gió, mặc dù chúng có cấu
trúc tương đối kém hiệu quả và người thiết kế mơ hình thực hiện các phép thử tĩnh chỉ để
thấy nó đã sinh ra được cường độ và phân bố độ cứng cấu trúc như mong muốn.
Những mơ hình đo độ cứng hoặc tính đàn hồi được thực hiện trong một trường hợp
cụ thể phụ thuộc vào hình thức dữ liệu cần kiểm tra cũng như loại cấu trúc đang thử nghiệm.
Trong trường hợp các mơ hình rung động, các bài thử nghiệm phải được thiết kế không chỉ

để kiểm tra mức độ mô phỏng mà cịn có thể sửa đổi cấu trúc mơ hình để có được mức độ
mơ phỏng mong muốn.
3


Nếu chúng ta nhìn vào cấu trúc mà các thành phần của nó có thể được coi là hàm của
chỉ một biến (Phần 12-3), dữ liệu cơ bản cần được kiểm tra là ở dạng uốn và phân bố độ
cứng chống xoắn theo một trục cứng. Nếu trục cứng thẳng, việc so sánh độ lệch giữa hai
đường cong chuyển vị đo được và đường cong chuyển vị tính tốn đối với các tải khí động
đơn giản và momen xoắn được trên mũi cánh là đủ cho một mô phỏng đầy đủ. Tuy nhiên,
nếu cần thay đổi cấu trúc, sẽ có những thay đổi về độ cứng uốn và độ cứng xoắn tại các phần
nhất định của cấu trúc. Đối với uốn, những thay đổi này liên quan trực tiếp đến các sai sót về
độ cong tại các đoạn được đề cập đến và các lỗi này không dễ thu được từ các đường cong
chuyển vị thực nghiệm. Về nguyên tắc, chỉ đơn giản là cần đạo hàm hai lần đường cong
chuyển vị và phân chia kết quả bằng mô men uốn áp dụng để có được một biểu đồ theo
nghịch đảo của độ cứng uốn. Đối với xoắn, chỉ cần đạo hàm một lần. Tuy nhiên, luôn xuất
hiện sai số trong các hàm được xác định thực nghiệm. Sai số tăng thêm trong quá trình đạo
hàm, đặc biệt trong quá đạo hàm hai lần.
Trong trường hợp sự hiệu chỉnh độ cứng uốn được suy ra khi kiểm tra tĩnh, việc đo độ
dốc thay vì đo đường cong uốn có thể cung cấp một chỉ định tốt hơn về kích thước và vị trí
của các sự điều chỉnh cần thiết. Việc giải thích các bài thử nghiệm xoắn khơng đơn giản khi
giá trị đạo hàm của độ cứng uốn là đáng kể. Trong nhiều trường hợp, ảnh hưởng của đạo
hàm độ uốn có thể được cách li bằng cách so sánh các đường cong xoắn hoặc các độ dốc thu
được bằng tải khí động mơ hình đối xứng và khơng đối xứng (xem Phần 12-3 và Hình 1220). Đối với các cấu trúc có sự gián đoạn đáng kể về độ cứng và trục đàn hồi, thiết kế mơ
hình ban đầu phải đủ tốt để các thử nghiệm tĩnh chỉ cần thiết để xác nhận tính phù hợp của
thiết kế. Trong những trường hợp này, so sánh các hệ số tác động đo được và các hệ số tác
động tính tốn có thể là q trình hợp lý nhất.

4



Đối với các cấu trúc có các thuộc tính của hai biến (Phần 12-4), thơng tin độ cứng có
sẵn cho người thiết kế mơ hình dưới dạng một tập các hệ số ảnh hưởng có thể được so sánh
trực tiếp với một bộ tương ứng đo được trên mơ hình. Nếu cần phải thay đổi cấu trúc, sự
thay đổi có thể được ước lượng bằng cùng một loại thủ tục lặp như đã được sử dụng trong
thiết kế mơ hình ban đầu.
Việc thực hiện các thử nghiệm tĩnh bao gồm các kỹ thuật đo lường biến dạng, đo khi
có tải khí động, và hỗ trợ kết cấu trong q trình thử nghiệm. Nếu chúng ta nhìn vào các yêu
cầu của các kỹ thuật đo lường biến dạng, chúng ta thấy rằng các u cầu này đối với mơ
hình (model) và quy mô đầy đủ (full-scale) về cơ bản là giống nhau. Các thiết bị được sử
dụng phải có độ chính xác phù hợp (trong dải xấp xỉ cho phép) và có khả năng biểu diễn
nhanh và đơn giản, nhưng khơng được bóp méo các kết quả bằng cách đưa ra các tải khí
động khơng liên quan và khơng rõ ràng.

5


Mặc dù yêu cầu cuối cùng này có vẻ rõ ràng, nhưng nó lại rất khó để đạt được trong
các thử nghiệm mơ hình rung động. Các thiết bị đo độ uốn thông thường như dial gauges
(đồng hồ đo độ phẳng) có nhiều ma sát và độ cứng hơn mức cho phép của hầu hết các mơ
hình mặc dù chúng có thể có khoảng đo và độ chính xác cần thiết. Tải trọng áp lên các cấu
trúc mơ hình bằng các thiết bị đo phải thay đổi ít hơn một vài gram trong suốt chu kỳ kiểm
tra.
Các biên độ uốn được đo tại các điểm liên tiếp cách nhau nửa inch hoặc ít hơn, và với
độ chính xác bắt buộc là một vài phần nghìn hoặc thậm chí một vài phần mười nghìn của
một inch. Vì những lý do này, người ta thường đo bằng chùm sáng hay máy phóng đại
quang học. Người ta có thể đo độ dốc chính xác bằng cách quan sát định một điểm sáng
phản xạ từ gương nhỏ gắn với cấu trúc mơ hình trên một thang đo cố định. Các phép đo độ
dốc cũng có thể được thực hiện bằng cách gắn một máy đo gia tốc có độ nhạy rất cao ở vị trí
thẳng đứng trên cấu trúc và chú ý rằng đầu ra của gia tốc kế thay đổi theo độ uốn góc. Độ

uốn có thể được đo với độ chính xác một vài phần nghìn của inch bằng cách quan sát qua
một tấm kính (có chia vạch) (Hình 13-1). Độ uốn của thang đo (hình 13-2) có thể được đọc
trực tiếp qua vị trí của hình chữ thập (tâm đo) với độ chính xác vài phần trăm inch và các vị
trí tiếp theo có thể được đo bằng cách ghi lại các vị trí (theo phương ngang của hình chữ
thập) trên thang kính. Mặc dù phương pháp này rất tẻ nhạt và phụ thuộc vào mắt người làm
thí nghiệm, nhưng nó có thể được sử dụng ở nhiều bộ phận trên cấu trúc. Tải trọng tác dụng
lên cánh được coi là nhỏ và khơng thay đổi trong q trình thí nghiệm.

6


7


Một chương trình chính xác hơn (Tham khảo 13-1) để đo độ lệch, đặc biệt thích hợp
để xác định nhanh các hệ số ảnh hưởng trên các mơ hình nhỏ, cứng, tốc độ cao được thể hiện
trong hình. 13-3.
Việc đặt tải và hỗ trợ các cấu trúc mơ hình để thí thí nghiệm tĩnh là tương đối đơn
giản (Hình 13-4) do quy mơ của mơ hình nhỏ. Ngược lại, việc tải và hỗ trợ các cấu trúc có
kích thước thực (full-scale) có thể bao gồm các khung mơ hình lớn và các thiết bị tốn kém..

III.

Đo tần số dao động tự nhiên và biến dạng

Các chương trình thử nghiệm cho tất cả các nguyên mẫu (kể cả của các máy bay hoặc
tên lửa nhỏ nhất và đơn giản đều bao gồm "thử nghiệm rung" (shake testing), để xác định
8



các chế độ rung động bình thường. Sử dụng đầu tiên của thông tin này là để kiểm tra khối
lượng ước tính và tính chất độ cứng được sử dụng trong các tính tốn rung động và các tải
khí động bằng cách so sánh các tần số thực nghiệm và các biến dạng với những các tần số và
các biến dạng được tính tốn . Đơi khi dữ liệu thực nghiệm làm nền tảng cho một bộ tính
tốn mới. Trong trường hợp các mơ hình động, ví dụ như các mơ hình rung động, các thí
nghiệm rung động ln phải được thực hiện, để đánh giá tính chính xác mà cấu trúc kích
thước thực được mơ phỏng. Các chế độ đo có thể được so sánh với các phép đo tương ứng
được thực hiện trên cấu trúc kích thước thực hoặc với các chế độ tính tốn.
Chúng ta đã thấy trong Chương 3 rằng chuyển động cưỡng bức của các cấu trúc mà
chúng ta quan tâm có thể được thể hiện trực tiếp bởi sự chồng chéo của các các chế độ thông
thường mà chúng ta đang cố gắng để đo. Do đó độ lệch w (x, y, t) của một điểm trong cấu
trúc có thể được biểu diễn theo w(x, y) và

:

Các phương trình điều chỉnh đáp ứng với kích thích bên ngồi là:

Với:

Là khối lượng tổng qt,

là tần số, và

Là lực tổng quát với chế độ i
Chúng ta có thể thấy từ phương trình này: phản hồi của một lực rung Fz bất kì là sự
chồng chập của nhiều chế độ trên cấu trúc. Thông thường, người ta thường dùng kích thích
9


hình sin để nghiên cứu. Một điều quan trọng nữa là phải chọn điểm đặt, pha và biên độ của

lực áp dụng hợp lý.
(a) Phản hồi của một kích thích đơn điểm.
Để có được các nguyên tắc chi phối phản hồi của cấu trúc dưới một kích thích hình
sin, trước tiên chúng ta nghiên cứu phản hồi của một cấu trúc với chỉ một cấu trúc với chỉ
một chế độ tự nhiên được duy trì bởi một lực hình sin có biên độ F và tần số w. Ta thu được
phản hồi hình sin là:

là biên độ phản hồi,

là biên độ lực suy rộng và

là tần số dao động tự nhiên

của cấu trúc. Phản hồi của cầu trúc được đo ở bảng 13.5. Độ lớn của lực suy rộng so với lực
áp dụng phụ thuộc vào điểm tác dụng. Nó cực đại khi điểm tác dụng là điểm có điên độ lớn
nhất là bằng 0 tại điểm nút.

10


Kết quả đo phản hồi của cấu trúc thực sẽ khác với hình 13-5 do sự tồn tại của thành
phần hãm lệch (damping). Lượng hãm lệch tỉ lệ với biên độ của chuyển động. Trong chế độ
hình sin, phương trình 3.247a trở thành .

Thành phần chống lệch sớm pha hơn chuyển vị 90o và tỉ lệ với nó. Số g rất ít khi vượt
q 0.05
Nếu

Ta


có:

Hình 13.6 là biểu đồ cho 2 trường hợp g=0 và g=0.03. Nếu tạo biểu đồ cho

, ta sẽ

thấy nó gần như tạo một đường trịn hồn chỉnh (hình 13-7). Phản hồi cực đại xảy ra khi tần
số lực áp dụng bằng với tần số tự nhiên và chuyển vị chậm pha hơn lực kích thích 900
Chắc chắn rằng cấu trúc có hai chế độ nhưng chỉ bị kích thích bởi một lực. Ví dụ: xét
chế độ uốn không đối xứng (

= 28.85 rad/sec) và chế độ xoắn (

= 22.36 rad/sec) tính

11


cho cánh sau:

Chúng ta nên chắc chắn rằng chế độ xoắn là đối xứng và g=0.03 cho cả 2 chế độ.
Dưới một kích thích hình sin lên cánh phải tại điểm phía trục đàn hồi

ở mặt cắt

368. Dùng cơng thức 13.4, ta thu được:

Khi mà chế độ uốn được đặt ở mặt cắt đỉnh cánh và chế độ xoắn được đặt ở điểm
giữa dây cung đỉnh của trục đàn hồi của mặt cắt đỉnh.


12


13


Khi quan sát phản hồi của cánh, cần chú ý đến chuyển động của những điểm cụ thể.
Chúng ta thành lập biểu đồ chuyển động của điểm đặt lực (đường A) hình 13-8. Chuyển
động tương ứng ở cánh trái được biểu diễn bằng đường B. Ở mỗi đối tượng, điểm cộng
hưởng của hai chế độ là khá rõ ràng. Tính đối xứng và bất đối xứng được thể hiện khá rõ
ràng bởi pha của 2 phản hồi ở điểm cộng hưởng.
Thay đổi tần số xoắn từ 22.36 rad/sec lên 27.36 rad/sec.Bây giờ, khó để tìm được vị
trí cộng hưởng dưới một kích thích đơn bởi vì các phản hồi của chế độ chồng chập lên nhau
(hình 13.9), Sự xuất hiện của 2 chế độ được ghi nhận bằng 2 đỉnh của biên độ đường A,
nhưng sự tồn tại của chế độ xoắn không rõ ràng ở B. Sự nhầm lẫn hơn nữa được đưa ra bằng
cách cố gắng xác định xem liệu chế độ xoắn ẩn có đối xứng khơng. So sánh các giai đoạn
của các điểm trên cánh phải và trái tại tần số của đỉnh xoắn đối với A cho thấy sự khác biệt
không rõ ràng 90 ° trong pha.

14


15


16


Kết quả tương tự cũng có thể được quan sát bằng cách di chuyển lực kích thích đến
điểm nút và không thay đổi quan sát.


17


(b) Kích thích đa điểm
Tất cả các phản hồi trên đã được tạo ra bởi một lực kích thích chỉ nằm trên một cánh.
Nếu sử dụng hai lực ư đối xứng trên cánh, phản hồi trong chế độ không đối xứng sẽ được
loại bỏ vì lực tổng quát tương ứng sẽ là 0 và chỉ có chế độ xoắn sẽ là (đường cong D trong
hình 13-10). Nếu những lực tác động đối xứng này được áp dụng với độ lệch pha 180 °, chế
độ đối xứng sẽ được loại bỏ bởi một lý do, và chế độ uốn sẽ được nhấn mạnh (đường cong C
trong hình 13-10)
Máy bay thực sự có một số lượng lớn các chế độ bình thường và nhiều trong số đó có
thể được nhóm lại trong một dải tần số khá nhỏ, chúng ta có thể thấy rằng việc tách riêng
chế độ đối xứng từ các chế độ khơng đối đối xứng vẫn có thể để lại phản hồi phức tạp để
giải. Thêm một cặp lực đối xứng tác động được điều khiển đồng bộ với cặp đầu tiên cho
phép chuyển điểm áp dụng lực tác dụng kết quả bằng cách điều chỉnh tỷ lệ lực tác dụng lên
mỗi cánh. Nếu điểm áp dụng có thể được đặt trên một nút cho một trong các chế độ can
thiệp, chế độ đó có thể được loại bỏ từ phản hồi (Ref 13-2).
Về nguyên tắc, bổ sung thêm nhiều cặp lực lắc sẽ cho phép tăng cường đáp ứng ở chế
độ đích khi giảm phản ứng ở các chế độ gây nhiễu. Các trường hợp hạn chế sẽ bao gồm một
lực kích thích phân bố. Như vậy tại các lưc tổng quát bằng 0 trong tất cả các chế độ, trừ chế
độ mục tiêu.

Khi so sánh với phương trình (3-147a) cho lực tổng quát, ta thấy sự phân bố lực cần
thiết cho chế độ thứ i là

Tức là, biên độ của lực kích thích tại mọi điểm trên cấu trúc phải tỷ lệ với kết quả của
biên độ của chế độ mục tiêu và khối lượng riêng máy bay tại thời điểm đó. Với phân bố lực
kích thích, các phản hồi hoàn toàn ở chế độ thứ i với mọi tần số của lực. Biên độ và pha của
18



phản hồi tại bất kỳ điểm nào (ngoại trừ một điểm nút) hoạt động như được chỉ ra trong Hình.
13-6 và 13-7

(c) Máy rung và bộ thu biến( shaker and pickups):
Trong cuộc thảo luận trước,chúng ta đã giả định lực lắc có thể áp dụng cho các kết
cấu với ý tưởng như làm thế nào có thể sinh ra lực và đâu là nơi áp dụng cho một cấu trúc cụ

19


thể.Chúng ta hãy xem xét yêu cầu tiếp theo của thiết bị rung lắc lý tưởng và phân loại theo
khả năng .
Yêu cầu cơ bản nhất của máy rung lắc shaker là áp dụng được lực mong muốn vào cấu
trúc mà khơng gây ảnh hương đáng kể đến tính chất khối và độ cứng của cấu trúc.Nói cách
khác,sự hiện diện của bộ kích thích và đo lường khơng làm thay đổi hay bóp méo giá trị mà
chúng ta tìm cách đo.Vì thế chúng ta phải cẩn thận khi sử dụng các thiết bị có quy mơ phù
hợp với cấu trúc được thử nghiệm,đối với mơ hình nhỏ,may bay nhẹ hoặc ném bom hạng
nặng.Trong bất kỳ trường hợp cụ thể nào chúng ta có thể ước tính được khối lượng lắp bổ
sung thứ có thể thêm một cách an tồn vào một điểm trong cấu trúc mà không làm thay đổi
chế độ rung bằng cách ước lượng phân khúc khối lượng của cấu trúc mà về cơ bản là chuyển
động như điểm trong câu hỏi.Tất nhiên,kích thước tương đối của các biến dạng trong cấu
trúc lân cận thường tăng khi chế độ tần số tăng,do đó ước lượng kích thước của khối cứng
cục bộ nên được thực hịên bằng cách sử dụng các phương pháp điển hình ở mức sao nhất có
thể đo được.Nếu khối lượng bổ sung ít hơn một vài phần trăm khối lượng cứng cục bộ thì
tác động của nó có thể được bỏ qua.
Tương tự như vậy,nếu thiết bị rung cho bíêt độ cứng của cánh khơng phải là một phần của
lực kích thíhc được đo,độ cứng được thêm này phải tạo ra các bước tăng lực nhỏ hơn so với
các dao động đàn hồi bên trong (internal elastic shear).Kể từ khi elastic shear được cân bằng

bởi các inertial shear trong chế độ rung tự nhiên,nó đủ để nói rằng độ cứng tăng thêm nhỏ so
với khối cứng cục bộ(locally rigid mass) và bình phường tần số.Tiêu chuẩn này là hạn chế
nhất ở chế độ tần số thấp.
Một yêu cầu nữa của máy rung lắc lý tưởng là nó có khả năng đồng bộ hóa với các máy
rung lắc cùng loại khác..Trong họat động,các máy rung lắc khác nhau khơng chỉ cùng tần số
mà cịn phải cùng pha.Hơn nữa,mỗi máy cần có lực đầu vào tương xứng và có thể điều
khiển được trong dải tần cần thiết,cần được gắn liền với cấu trúc và khơng địi hỏi số lượng
thiết bị phụ trợ không hợp lý.
Trước tiên hãy xem xét các máy rung lắc nhỏ được sử dụng trong các mơn hình rung tốc
độ thấp điển hình,chúng ta thầy chúng thường được xây dựng và vận hành theo các nguyên
tắc sau:
20


Rung địên từ(electromagnetic shaking),trong đó cuộn dây âm thanh ( voice coil) rất nhẹ
được gắn lên cấu trúc và cuộn dây kích từ và đường thơng lượng sắt được gắn bên
ngồi.Dịng biến thiên hình sin trong cuộn dây âm thanh gây ra một lực tương ứng trên cấu
trúc.Loại máy rung lắc này khá linh họat và đặc biệt thích hợp cho việc đồng bộ nhiều đơn
vị.Đối với các mơ hình rất nhẹ,khối lượng cuộn âm thanh có thể trở nên đáng kể.Dản tần sử
dụng được có thể dễ dàng mở rộng từ vài chu kỳ mỗi dây đến vài văn chu kỳ mỗi giây.

21


Sự rung phản lực khí ( air-jet shaking),trong đó cấu trúc làm chệch hướng chuỗi xung
chống lại mặt đối điện. Van xoay đường nối khơng khí điều chỉnh dịng chảy ở mỗi bên để
tạo ra phản ứng sin trên cấu trúc.Thiết bị này có dải tần từ 1 đến 200 cps và có thể sử dụng
trong nhiều thiết lập.Ưu điểm của nó là khơng kết nối trực tiếp với cấu trúc cần thiết,và bất
lợi là khơng thể đọc được chính xác biên độ và pha của lực tác dụng.
Quay không cân bằng và rung phản lực đẩy ( reaction-jet shaking) đôi khi được sử dụng

để kiểm tra rung của mô hình,đặc biệt khi lực rung lắc cũng được cung cấp trong dịng
khí.Các phương pháp này được bàn luận ở trong phần kiểm thử bay rung.
Các máy rung lắc cỡ lớn được lắm đặt trên máy bay,chúng ta có những loại sau:

(1) Máy rung điện từ tương tự được mô tả ở hình 13-15. Máy này rẩt linh hoạt và được
sử dụng rộng rãi mặc dù nó rất khó để cung cấp rung lắc với công suất tương xứng ở tần số
máy bay thấp trên các lắp đặt quy mô lớn.
(2) Kích thích xoay khơng cân bằng,trong đó bánh đà khơng cân bằng xoay quanh một
trục linh hoạt được gắn vào cấu trúc.Thiết bị này được sử dụng chủ yếu cho việc xác định
thơ tần số tự nhiên khi khơng có thiết bị tốt hơn. Nó khơng dễ dàng thích hợp với nhiều lần
sử dụng,và nó có khối lượng tương tối lớn,đặc biệt ở tần số kích thích thấp.Biên độ và pha
cưỡng bức không dễ điều chỉnh
22


(3)

Spring-connected eccentric ,trong đó một đầu lị xo được gắn vào cấu trúc,đầu khi

dịch chuyển theo hình sin.Biên độ và pha cưỡng lực phụ thuộc vào sự dịch chuyển tương
đối giữa cấu trúc và chiều quay của đầu lò xo,do đó khơng dễ để kiểm sốt.Thiết bị có khối
lượng khá thấp nhưng ln thay đổi tính chất độ cứng của cấu trúc.Vì thế khơng thể sử dụng
nhiều lần.
Việc đo lường của chế độ bình thường của một cấu cấu,khi nó được kích thích,liên quan
đến việc đo biên độ dao động tương tối của rung động tại nhiều điểm station hoặc trong suốt
q trình kích thích trạng thái ổn định ở tần số cộng hưởng hoặc trong quá trình suy giảm
chốc lát sau khi loại bỏ đột ngột kích thích.Dụng cụ thông thường là một số biến thể của
máy định vị địa chấn,chẳng hạn như một máy gia tốc,tạo ra tín hiệu điện tỉ lệ vứi biên bộ của
cấu trúc mà đó được gắn vào.Một máy thu biến thường đủ nhỏ để khối lượng của nó chỉ trở
thành một vấn đề trên các cấu trúc nhỏ và nhẹ.Nếu chỉ muốn đo tần số tự nhiên và đặc điểm

hình dạng cơ bản,một hoặc hai bộ thu biến,thậm chí một dây cáp trở đơn căng (single
resistance-wire strain gage )là đủ.Chúng có thể được sử dụng để biểu thị sự công hưởng và
thông qua kinh nghiệm mắt hoặc ngón tay có thể xác định được các đường nốt ( nodal
lines).Nó gần như ln ln có giá trị ,tuy nhiên trong thử nghiệm tỉ lệ chuẩn để sử dụng hai
bộ thu biến phù hợp mà có thể dễ dàng di chuyển từ điểm này tới điểm khác trên cấu trúc để
chỉ ra pha tương đối giữa bất kì cặp điểm nào.Điều này cung cấp một cơng cụ đơn giản,trực
tiếp và chính xác để thiết lập đối xứng hoặc thiếu đối xứng của chế độ rung và qua đó giúp
theo dõi các đường nốt khó nắm bắt.Một bức ảnh ghi chép tuyệt vời với vị trí đường nốt
trong kiểm tra mơ hình có thể được thực hiện bằng rắc muối (sprinkling salt) hoặc một số
chất tương tự lên trên bề mặt rung.Các hạt sẽ tập trung trên các đường nốt nếu bề mặt xấp xỉ
nằm ngang và và có thể thể hiện qua ảnh như hình 13-16.Trong dải tần từ 10-100cps ,các
thiết bị chiếu sáng có thể được sử dụng để làm chậm “slow down” rung động sao cho hình
dạng chi tiết của nó có thể quan sát rõ ràng bằng mắt.

23


(d) Kết cấu hỗ trợ cho kiểm tra độ rung.
Vấn đề cấu trúc hỗ trợ chính xong trong q trình kiểm tra độ rung thường rất khó.Để
đạt được thiết lập mong muốn của chế độ bình thường,khơng chỉ phải kích thích phù
hợp,đúng lúc mà điều kiện biên phải được mơ phỏng một cách chính xác.
Các thiết lập thơng thường của điều kiện biên phải được cung cấp tương ứng vứi cấu trúc
máy bay trong cấu hình bay tự do.Trong trường hợp này,trọng lượng cấu trúc phải được hỗ
trợ mà không có bất kỳ ràng buộc bên ngồi hoặc biến dạng,thứ sẽ ảnh hưởng đến chế độ
rung được đo .Lý tưởng nhất là thiết bị có thể áp dụng các lực dọc liên tục lên các bộ phân
24


khác nhau của cấu trúc mà không cần thêm bất cứ khối lượng hay tính cứng nào. Trong thực
tế, khối lượng và độ cứng được thêm vào tại một điểm của cấu trúc phải đủ nhỏ để tạo ra

hiệu ứng không đáng kể đối với các chế độ rung động được đo và tiêu chí giống như mơ tả ở
trên đối với việc gắn các thiết bị rung. Do đó khối lượng bổ sung phải nhỏ so với khối lượng
của cấu trúc lân cận, về cơ bản là chuyển động giống như điểm gắn kết.Độ cứng bổ sung
phải tạo ra các bước tăng lực nhỏ so với ứng suất đàn hồi cục bộ hoặc tương đương với lực
quán tính của khối cứng cục bộ.
Ví dụ, giả sử chúng ta muốn tìm các chế độ thơng thường trong điều kiện bay của một
máy bay chiến đấu nhỏ. Tổng trọng lượng của nó là 15.000 lb, động cơ nằm trong thân máy,
và thuận tiện để treo máy bay từ một điểm nâng ở phía sau buồng lái. Trước tiên chúng ta
phải ước tính khối lượng của thân máy bay gần với điểm nâng, mà vẫn khơng bị bóp méo cơ
bản trong q trình rung động. Một phỏng đốn hợp lý có thể là 3000 lb. Nếu dự kiến th ở
tần số thấp nhất của lãi suất là khoảng 3 cps, độ cứng của hỗ trợ phải được khá nhỏ so với
(2π x 3)2 (3000/32) hoặc 36.000 lb / ft. Chọn độ cứng là 3000 lb / ft, chúng ta thấy th ở độ
lệch tĩnh dưới trọng tải của máy bay là 5 ft. Do đó phải có một lị xo với độ cứng có thể
mang một tải trọng 15.000 lb. Ngồi ra, khối lượng hiệu quả của lò xo phải nhỏ so với 3000
lb, nếu chỉ đo được vài chế độ đầu tiên. Nếu khơng nó phải là nhỏ so với khối lượng cứng
cục bộ ở trường hợp xấu nhất.
Tần suất tự nhiên của máy bay trên tuyến này là khoảng 1/3 chu kỳ / giây, nhỏ hơn so với
tần suất thấp nhất được quan tâm (giả định là 3 cps).Tuy nhiên nó là khơng đủ,nói chung
một lị xo hỗ trợ là đủ yếu nếu cung cấp cho nó một tần số hỗ trợ nhỏ so với tần số thấp nhất
cần xét.Ví dụ,máy bay tiêm kích được treo lơ lửng bởi 2 lò xo (spring) ,một cái gần mỗi đầu
cánh wing tip, cho cùng tần số hỗ trợ ,có thể chắc chắn rằng đô cứng hỗ trợ sẽ đủ lớn để thay
đổi đáng kể một số chế độ thấp hơn bởi vì giảm đáng kể kích thước của khối cứng cục bộ.
Nếu có thể hỗ trợ cấu trúc chỉ ở các điểm nút, các giá đỡ cứng nhắc có thể được sử dụng,
nhưng thông thường chúng ta không biết trước nơi các đường nốt của một chế độ nhất định.
Một trường hợp ngoại lệ là trường hợp một sự hỗ trợ duy nhất mà khơng hạn chế xoay vịng
có thể được sử dụng ở mặt phẳng đối xứng trong việc đo các chế độ chống đối đối xứng.

25