第5章結(jié)構(gòu)動力特性試驗(yàn)

1、第五章第五章 結(jié)構(gòu)動力特性試驗(yàn)結(jié)構(gòu)動力特性試驗(yàn)2014.9現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering第五章 結(jié)構(gòu)動力特性試驗(yàn)n1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述n2人工激振法測量結(jié)構(gòu)動力特性n3環(huán)境隨機(jī)振動法測量結(jié)構(gòu)動力特性現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College

2、 of Civil Science and Engineering動載試驗(yàn)n通過試驗(yàn)的方法對結(jié)構(gòu)振動進(jìn)行分析研究。振動問題研究手段為抗震設(shè)計(jì)提供依據(jù)生產(chǎn)中產(chǎn)生的振動對廠房結(jié)構(gòu)的影響高層、高聳結(jié)構(gòu)的風(fēng)振問題防震、隔震、消震措施的研究抗爆理論分析實(shí)驗(yàn)研究內(nèi)容1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering動載試驗(yàn)n特點(diǎn)：1.造成結(jié)構(gòu)振動的動荷載是隨時(shí)間而改變的2.加載周期結(jié)構(gòu)自振周期3.結(jié)構(gòu)在動載作用下的反應(yīng)與結(jié)構(gòu)本身的動力特性密切相關(guān)1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代

3、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering1.1動載試驗(yàn)研究內(nèi)容1.動載特性的試驗(yàn)測定動載特性的試驗(yàn)測定內(nèi)容A.探測主振源方法：a.逐臺開動振源 b.分析實(shí)測振動波形 c.分析結(jié)構(gòu)振動頻率B.作用力的大小、方向、頻率、作用規(guī)律方法：a.直接測定法 b.間接測定法 c.比較測定法1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering1.1

4、動載試驗(yàn)研究內(nèi)容2.結(jié)構(gòu)動力特性的試驗(yàn)測定結(jié)構(gòu)動力特性的試驗(yàn)測定n內(nèi)容：結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻尼系數(shù)、振型n影響因素：結(jié)構(gòu)形式、質(zhì)量分布、結(jié)構(gòu)剛度、材料性質(zhì)、構(gòu)造因素1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering1.1動載試驗(yàn)研究內(nèi)容3.結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的試驗(yàn)測定結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的試驗(yàn)測定n內(nèi)容：測定結(jié)構(gòu)特定部位的動參數(shù)測定結(jié)構(gòu)的振動變位圖測定結(jié)構(gòu)的動力系數(shù)強(qiáng)震觀測1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程

5、學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering測定結(jié)構(gòu)特定部位的動參數(shù)n測定特定結(jié)構(gòu)、特定振源情況下的振動分布情況1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering測定結(jié)構(gòu)的振動變位圖n變位圖變位圖：結(jié)構(gòu)在特定荷載作用下的變形曲線。1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineer

6、ing測定結(jié)構(gòu)的動力系數(shù) 動力系數(shù)動力系數(shù)：動撓度與靜撓度的比值jdyy1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering強(qiáng)震觀測n地震發(fā)生時(shí)，用儀器觀測地面運(yùn)動的過程。n結(jié)構(gòu)物在強(qiáng)震過程中的振動過程的記錄n自動觸發(fā)啟動，蓄電池供電n美國洛衫磯：凡新建六層以上、面積超過6000平方英尺的建筑物必須設(shè)置強(qiáng)震儀3臺。n楊浦大橋和金茂大廈等十幾個(gè)重要建筑物上都已安裝了強(qiáng)震記錄網(wǎng)絡(luò)，僅金茂就安裝了6臺。上海計(jì)劃在十五期間普及更多，通過立法，達(dá)到10層以上的建筑都安

7、裝。n浦東機(jī)場深井群安放了深度不同的地震記錄儀，最淺30米，最深300多米，其他還有50米、100多米及200多米，這些井群可以測量到不同深度接收到的不同地震波的強(qiáng)度。基本任務(wù)揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering強(qiáng)震觀測n中華人民共和國防震減災(zāi)法n要求在重大工程和生命線工程等建筑上安裝強(qiáng)震動觀測設(shè)備。n一是可以檢查建筑物的“健康狀況”，根據(jù)震動記錄數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握地震或其他強(qiáng)震動發(fā)生時(shí)建筑物受損情況；n二是從記錄數(shù)據(jù)中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而不斷改進(jìn)建筑物抗震設(shè)防設(shè)計(jì)；n三是通過已形成的

8、觀測網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)震動觀測，可以快速掌握地震烈度分布情況，為地震預(yù)測與震后救災(zāi)提供可靠的信息。揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering強(qiáng)震觀測n地震安全性評價(jià)管理?xiàng)l例國務(wù)院令n四大工程須進(jìn)行地震安全性評價(jià)。n國家重大建設(shè)工程n受地震破壞后可能引發(fā)水災(zāi)、火災(zāi)、爆炸、劇毒或者強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)大量泄露或者其他嚴(yán)重次生災(zāi)害的建設(shè)工程，包括水庫大壩、堤防和貯油、貯氣、貯存易燃易爆、劇毒或者強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)的設(shè)施以及其他可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建設(shè)工程n受地震破壞后可能引發(fā)放射性污染的核電站和核設(shè)施建設(shè)工程

9、n省、區(qū)、市認(rèn)為對本區(qū)域有重大價(jià)值或者有重大影響揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering1.1動載試驗(yàn)研究內(nèi)容4.結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)疲勞：結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件在重復(fù)荷載作用下，達(dá)到破壞時(shí)的應(yīng)力比其靜力強(qiáng)度要低得多。這種現(xiàn)象稱為疲勞。目的：研究結(jié)構(gòu)在重復(fù)荷載作用下的性能及其變化規(guī)律。1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)

10、疲勞試驗(yàn)項(xiàng)目疲勞試驗(yàn)項(xiàng)目（1）鑒定性試驗(yàn)抗裂性及開裂荷載裂縫寬度及發(fā)展最大撓度及其變化幅度疲勞強(qiáng)度（2）科研性疲勞試驗(yàn)各階段截面應(yīng)力分布狀況，中和軸變化規(guī)律抗裂性及開裂荷載裂縫寬度、長度、間距及發(fā)展最大撓度及其變化規(guī)律疲勞強(qiáng)度的確定破壞特征分析1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn) 疲勞試驗(yàn)荷載取值疲勞試驗(yàn)荷載取值上限荷載：上限荷載：最大標(biāo)準(zhǔn)荷載最不利組合下產(chǎn)生的彎距計(jì)算下限荷載下限荷載：根據(jù)疲勞試驗(yàn)設(shè)備的要求而定。國內(nèi)多采用等幅勻

11、速荷載：1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)疲勞試驗(yàn)荷載速度疲勞試驗(yàn)荷載速度 荷載頻率影響材料的塑性變形和徐變，頻率過高對試驗(yàn)設(shè)施有影響 使構(gòu)件在試驗(yàn)時(shí)實(shí)際工作時(shí)受力狀態(tài)一致， 構(gòu)件與荷載架不能發(fā)生共振荷載頻率與結(jié)構(gòu)固有頻率之比應(yīng)滿足：3.15.0或1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineer

12、ing結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)疲勞試驗(yàn)的控制次數(shù)疲勞試驗(yàn)的控制次數(shù) 經(jīng)受所確定控制次數(shù)的疲勞荷載作用后，其抗裂性、剛度、強(qiáng)度等必須滿足規(guī)范中有關(guān)規(guī)定。中級工作制吊車梁：2106 次重級工作制吊車梁：4106 次1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn) 疲勞試驗(yàn)步驟疲勞試驗(yàn)步驟（1）預(yù)加靜載消除松動及接觸不良，壓牢構(gòu)件，使測試儀表工作正常（2）正式疲勞試驗(yàn)1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工

13、程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn) 疲勞試件的安裝疲勞試件的安裝（1）嚴(yán)格對中（2）保持平穩(wěn)（3）安全防護(hù)現(xiàn)行的疲勞試驗(yàn)都是采取試驗(yàn)室常幅疲勞試驗(yàn)方法。即疲勞強(qiáng)度是以一定的最小值和最大值重復(fù)荷載試驗(yàn)結(jié)果而確定。實(shí)際上結(jié)構(gòu)構(gòu)件是任意變化的重復(fù)荷載作用，隨著測試技術(shù)的不斷進(jìn)步，常幅疲勞試驗(yàn)將為結(jié)合實(shí)際情況的變幅疲勞試驗(yàn)所代替。1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering1.2動載試

14、驗(yàn)的加載方法和設(shè)備1.1.慣性力加載慣性力加載（1）沖擊力加載初位移加載法初速度加載法反沖激振法1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering初位移加載法(張拉突卸法)n優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)自振時(shí)荷載不附加在結(jié)構(gòu)上。n缺點(diǎn)：由于加載作用點(diǎn)的偏差而使結(jié)構(gòu)在另一平面內(nèi)同時(shí)振動產(chǎn)生干擾。1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering初速度加載

15、法（突加荷載法） 1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering反沖激振法（火箭激振） n一般裝在建筑物頂部；質(zhì)心的軸線上；n進(jìn)行扭振試驗(yàn)；n多振型測量（布置多個(gè)）n反沖力：0.10.8kN，18kN 共8種；1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering1.2動載試驗(yàn)的加載方法和設(shè)備1.1.慣性力加載慣性力加載（2）離心力加載根據(jù)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)

16、生的離心力對結(jié)構(gòu)施加簡諧振動荷載。特點(diǎn):運(yùn)動具有周期性，作用的大小和頻率按一定規(guī)律變化，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動。1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering離心力加載A一個(gè)偏心質(zhì)量：n由偏心質(zhì)量產(chǎn)生的離心力為：n使用時(shí)將激振器底座固定在被測結(jié)構(gòu)物上，由底座把激振力傳遞給結(jié)構(gòu)，致使結(jié)構(gòu)受到簡諧變化激勵(lì)作用。偏心塊旋轉(zhuǎn)角速度r/s 1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil

17、Science and Engineering離心力加載B兩個(gè)偏心質(zhì)量 n改變質(zhì)量或調(diào)整帶動偏心質(zhì)量運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速（角速度），即可調(diào)整激勵(lì)力的大小。一般1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering1.2動載試驗(yàn)的加載方法和設(shè)備1.1.慣性力加載慣性力加載（3）直線位移慣性力加載特點(diǎn)：適用于現(xiàn)場結(jié)構(gòu)動力加載，在低頻條件下各項(xiàng)性能較好，可產(chǎn)生較大的激振力。1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院Col

18、lege of Civil Science and Engineering1.2動載試驗(yàn)的加載方法和設(shè)備2.2.電磁加載電磁加載1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering1.2動載試驗(yàn)的加載方法和設(shè)備3.3.液壓加載液壓加載1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering1.2動載試驗(yàn)的加載方法和設(shè)備4.4.

19、其他激振方法其他激振方法n人激振動加載法n環(huán)境隨機(jī)振動激振法1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering人激振動加載法n一個(gè)體重約70kg的人使其質(zhì)量中心作頻率約為1Hz、雙振幅為15cm的前后運(yùn)動時(shí)，將產(chǎn)生大約0.2kN的慣性力。加上在1%臨界阻尼的情況下共振時(shí)的動力放大系數(shù)為50，意味著作用于建筑物上的有效作用力大約為10kN。n國外用這種方法曾在一座15層鋼筋混凝土建筑上取得振動記錄，獲得結(jié)構(gòu)自振周期和阻尼系數(shù)。 1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述揚(yáng)揚(yáng) 州州

20、大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering環(huán)境隨機(jī)振動激振法n也稱脈動法脈動法。建筑物經(jīng)常處于微小的而不規(guī)則的振動中。這種微小而不規(guī)則的振動來源于微小的地震活動以及諸如機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，車輛來往等人為擾動的原因，使地面存在著連續(xù)不斷的運(yùn)動，其運(yùn)動幅值極為微小，而它所包含的頻譜是相當(dāng)豐富的，故稱為地面脈動。由地面脈動激起建筑物經(jīng)常處于微小而不規(guī)則的振動中，通常稱為建筑物脈動脈動?？梢岳眠@種脈動現(xiàn)象來分析測定結(jié)構(gòu)的動力特性。1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程

21、程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering1.3動載試驗(yàn)的量測技術(shù)1.1.量測系統(tǒng)量測系統(tǒng)： 振動參數(shù) 傳振器：把振動信號(參數(shù))變換成電訊號；放大器：把輸入的微弱電訊號放大；記錄器：把放大后的電訊號顯示或記錄下來數(shù)據(jù)處理儀：對電訊號進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理傳振器傳振器放大器放大器記錄器記錄器數(shù)據(jù)處理儀數(shù)據(jù)處理儀1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering量測系統(tǒng)1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州

22、州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering1.3動載試驗(yàn)的量測技術(shù)2.2.慣性式測振傳感器慣性式測振傳感器將振動信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏俊?基本原理 由慣性質(zhì)量、阻尼和彈簧組成一個(gè)動力系統(tǒng)，將之固定在振動體上（即傳感器的外殼固定在振動體上），與振動體一起振動，通過測量慣性質(zhì)量相對于傳感器外殼的運(yùn)動，就可以得到振動體的振動。1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engine

23、ering慣性式測振傳感器參考不動點(diǎn)質(zhì)量塊m慣性力阻尼力彈性力0m(x”十y”)十y十ky0若xx0sint m y”十y十kym2x0sint特征方程是mr2十r十k0mmkr24221、tmmkCeytm24sin22齊次方程的解1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering慣性式測振傳感器tmmkCeytm24sin22時(shí)間因子分析tme2一個(gè)隨時(shí)間而衰減的伴生自由振動。系統(tǒng)的阻尼愈大，振幅衰減愈快設(shè)計(jì)拾振器時(shí)需人為地使其具有足夠的阻尼，使之急劇

24、衰減，可視為瞬態(tài)振動忽略不計(jì)。1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering慣性式測振傳感器非齊次方程的特解阻尼比相位角：振幅：mkDDarctgxDytyycnnnnn2/1/2/2/1/)sin(202222001結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering慣性式測振傳感器n頻率特性2222220041nn

25、nDxyA.位移拾振器 2112nnDtg1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering慣性式測振傳感器A.位移拾振器 分析:y0/x0,隨D而變化當(dāng)/n遠(yuǎn)大于時(shí)，不管D如何變化，y0/x0，揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering慣性式測振傳感器n頻率特性B.加速度拾振器 202222220202022011411sinsinnsnnn

26、nsssAYDAYXAtXdtxdatXx時(shí)，當(dāng)則1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering慣性式測振傳感器n儀器A.磁電式速度傳感器 根據(jù)電磁感應(yīng)的原理制成的，特點(diǎn)為靈敏度高，性能穩(wěn)定，輸出阻抗低，頻率響應(yīng)范圍有一定寬度。 1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法BLnvE 揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering慣性式測振傳感器n儀器B

27、.壓電式加速度傳感器 壓電效應(yīng)：壓電效應(yīng)：一些晶體材料當(dāng)受到壓力并產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，在其相應(yīng)的兩個(gè)表面上出現(xiàn)異號電荷，當(dāng)外力去掉后，晶體又重新回到不帶電的狀態(tài)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：穩(wěn)定性高，機(jī)械強(qiáng)度高及能在很寬的溫度范圍內(nèi)使用，但靈敏度較低。1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法電荷靈敏系數(shù)壓電系數(shù)QxQxxSCaSmaCFCQ揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering1.3動載試驗(yàn)的量測技術(shù)3.3.記錄設(shè)備記錄設(shè)備記錄器將量測得到的電信號按一定的方式，記錄在 某種介質(zhì)上，需要時(shí)可以把這些數(shù)據(jù)讀

28、出、 或輸出給其他分析處理儀器。記錄方式模擬式 數(shù)字式1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering記錄設(shè)備nXY函數(shù)記錄儀（模擬式）函數(shù)記錄儀（模擬式） 用記錄筆把試驗(yàn)數(shù)據(jù)以 平面坐標(biāo)系中的曲線形式記錄在紙上。 1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering記錄設(shè)備n光線示波器（模擬式）：光線示波器（模擬式）

29、：將電信號轉(zhuǎn)換為光信號并記錄在感光紙或膠片上，得到試驗(yàn)變量與時(shí)間的關(guān)系曲線。 1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering記錄設(shè)備n磁帶記錄儀（數(shù)字式磁帶記錄儀（數(shù)字式/模擬式）：模擬式）：將電信號轉(zhuǎn)換成磁信號并記錄在磁帶上，得到試驗(yàn)變量與時(shí)間的變化關(guān)系。 1結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering2.1

30、結(jié)構(gòu)自振頻率測量n自由振動法 即設(shè)法使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生自由振動，通過記錄儀器記下有衰減的自由振動曲線，由此求出基本頻率和阻尼系數(shù)。1.加載方法：突加荷載 突卸荷載 反沖激振器 2.測點(diǎn)布置振幅較大處2人工激振法測量結(jié)構(gòu)動力特性現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering2.1結(jié)構(gòu)自振頻率測量n自由振動法3.求基本頻率f=1/T2人工激振法測量結(jié)構(gòu)動力特性現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil

31、 Science and Engineering2.1結(jié)構(gòu)自振頻率測量n強(qiáng)迫振動法（共振法 ）利用專門的激振器，對結(jié)構(gòu)施加簡諧動荷載，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生恒定的強(qiáng)迫簡諧振動，借助共振現(xiàn)象來觀察結(jié)構(gòu)的自振性質(zhì)。1.激振方向A.整體動載試驗(yàn)水平方向激振B.樓板、梁等垂直方向激振2.測點(diǎn)各個(gè)振型曲線都不是節(jié)點(diǎn)的地方。2人工激振法測量結(jié)構(gòu)動力特性現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering2.1結(jié)構(gòu)自振頻率測量n強(qiáng)迫振動法（共振法 ）3.測試方法頻率掃描4.振幅值換算2人工激振法測量結(jié)

32、構(gòu)動力特性現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering2.2結(jié)構(gòu)阻尼的測量 tAetAexxxnxkxxcxmtntsin sin0202nn為衰減系數(shù)n為有阻尼時(shí)的圓頻率n為不考慮阻尼時(shí)的圓頻率n阻尼比mcn2mk21n參數(shù)：對數(shù)衰減率 、阻尼比 揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering2.2結(jié)構(gòu)阻尼的測量n自由振動法 參數(shù)：對數(shù)衰減率 、阻尼比 1.

33、用振幅表示2ln1Txxnn22人工激振法測量結(jié)構(gòu)動力特性現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering2.2結(jié)構(gòu)阻尼的測量n自由振動法2.用峰-峰值表示knnknnaakaakln2ln1222人工激振法測量結(jié)構(gòu)動力特性現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering2.2結(jié)構(gòu)阻尼的測量n強(qiáng)迫振動法（共振法 ）2212n2221n衰減系數(shù)：阻尼比

34、： 2人工激振法測量結(jié)構(gòu)動力特性現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering2.2結(jié)構(gòu)阻尼的測量n動力系數(shù)法當(dāng)=時(shí)，結(jié)構(gòu)共振動力系數(shù)：jdyy21阻尼比：212人工激振法測量結(jié)構(gòu)動力特性現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院College of Civil Science and Engineering2.3結(jié)構(gòu)振型的測量n振型：結(jié)構(gòu)按某一固有頻率作振動時(shí)形成的彈性曲線，即結(jié)構(gòu)按此頻率振動的振動形式。方法：1.連續(xù)布置拾振器 2.在一點(diǎn)或幾點(diǎn)上用激振器激振 3.同時(shí)記錄各點(diǎn)的位移，注意相位振型：振型：結(jié)構(gòu)本身的動力特性，與外荷載無關(guān)。變位圖：變位圖：結(jié)構(gòu)在特定荷載作用下的變形曲線。2人工激振法測量結(jié)構(gòu)動力特性現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法揚(yáng)揚(yáng) 州州 大大 學(xué)學(xué) 建建 筑筑 科科 學(xué)學(xué) 與與 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院Colle