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发动机部件及整机动力学特性是影响航空发动机安全、可靠工作的关键因素之一。实验模态分析技术是研究其动力学特性的重要手段之一。接触式传感器由于附加质量、高温等问题难以或无法准确实现对于轻小结构、高温环境热结构等的振动测试。激光多普勒测振技术作为非接触式测试方式之一,对此类结构的测试,显示了巨大的优势。但目前的激光测振仪只能通过逐点扫描方式对离散测点进行测试,测点数量较多时测试时间长。为拓展激光测振仪的应用范围,实现结构模态参数及振型密集空间场的高效测试,本文研究连续扫描激光多普勒测振(Continuous Scanning Laser Doppler Vibrometry,CSLDV)及相应的模态分析方法,主要工作与贡献如下: (1)研究正弦激励下的连续扫描激光测振和基于工作变形(ODS)的模态参数识别方法,包括单频正弦激励下恒速直线、正弦直线连续扫描,混合单频激励下正弦直线连续扫描激光测振方法和模态参数识别。介绍了恒速直线扫描振型解调中,测试延迟去除及优化、解调滤波器选择、测试坐标变换等方法及正弦直线扫描测试振型解调的方法与流程,开发相应的测试分析软件。以矩形固支平板为例,进行正弦激励下的连续扫描激光实验测试,并将测试振型与离散点扫描测试振型相对比。结果表明,连续扫描激光测振方法可以有效测试结构空间分辨率高的振型,且测试效率远高于离散点扫描测试方法。 (2)研究锤击激励下的连续扫描激光测振和基于连续扫描测试频响函数的模态参数识别方法。解决锤击激励下,连续扫描激光多普勒测试的响应,在整体指数衰减的基础上进一步由扫描路径上的振型调制,引入与扫描频率相关的成分时,其模态参数识别的问题。首先,论述了锤击激励下激光连续扫描测振的频响函数描述,模态频率、阻尼的参数识别,以及振型解调的理论方法,并开发相应的测试分析系统。然后,基于伯努利-欧拉梁模型,通过仿真测试验证方法的有效性,并分析了结构阻尼与扫描频率对测试结果的影响,指出该方法适用于小阻尼结构。最后,对实验梁进行实验测试,并将测试结果与理论计算结果及离散点测试结果对比,结果表明,锤击激励下连续扫描激光模态测试方法测试效率高,振型光滑连续,空间分辨率高。 (3)采用扫描式激光测振及连续扫描激光测振方法对具有复杂形面的实际叶片进行应用研究。通过叶片几何模型获取各测点的坐标,拟合叶片形面,利用拟合面求解测试激光束与测点法线的夹角,并分解测试振型。离散点测试振型分解后与有限元振型的相关性大大提高,验证了分解方法的有效性。叶片连续扫描测试及测试振型分解后,与有限元对比结果表明,第一阶振型测试效果较好,高阶振型的测试仍需要进一步研究,说明连续扫描测试方法有对实际结构密集振型及模态参数测试的潜力。