結構動載試驗精品課件

1、結構動載試驗第1頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二一、結構動力荷載的類型1.地震作用：對地震進行觀測和預報，對建筑結構進行抗震試驗研究。2.設備振動：如鍛錘、吊車制動力，多層工業(yè)廠房機器等。3.風振：風載在高層和高聳結構設計中控制作用，影響舒適度。4.環(huán)境振動：對精密機床、集成電路制造等設備將產生不良影響。為此，需對地脈動進行測試，根據振動能量的分布確定防振、隔振或消能措施。5.爆炸振動：研究建筑物的抗爆問題，研究如何抵抗核爆炸所產生的瞬時沖擊荷載對結構的影響。6.2 動力荷載特性試驗第2頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二 加載方法：慣性力、電磁激振

2、、疲勞機和液壓振動臺、爆炸沖擊。二、主振源的探測 分析實測振動波形，按照不同振源將會引起規(guī)律不同的強迫振動這一特點，可以間接判定振源的某些性質，作為探測主振源的參考依據。沖擊振源：振動圖形是間隙性的阻尼振動，而且有明顯尖峰和衰減的特點，類似于有阻尼自由衰減振動。6.2 動力荷載特性試驗第3頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二轉速恒定的機器設備振源：具有周期性的振動，波形具有接近正弦規(guī)律。兩個頻率相差兩倍的簡諧振源引起的合成振動圖形三個簡諧振源引起的復雜的合成振動波形拍振：當兩個頻率接近的簡諧振源共同作用時，將會引起拍振隨機振動波形第4頁，共22頁，2022年，5月20日，1

3、9點4分，星期二三、動荷載特性測定直接測定法：通過傳感器直接測定動荷載各種參數。間接測定法： 1）把機器安裝在鋼梁上，機器靜止，測定結構的靜力和動力特性，如剛度、固有頻率、阻尼等； 2）開動機器，測定結構的振動情況，確定機器振動造成的振動荷載。 3）振源需要移動，僅用于產品檢驗和標定。第5頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二比較測定法： 1）先開振動源，測量結構振動波形； 2）停機后，開啟激振設備，逐漸調整激振設備的頻率和激振力等參數，使結構的振動波形與振動源產生的一樣。此時激振設備的參數即為振動源的動荷載參數。第6頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二6

4、.3 結構動力特性測定 指結構本身所固有的振動方式，表現為固有頻率、振型和阻尼等。這些特性由結構本身（材料、質量、剛度等）決定，與外荷載無關。 固有頻率、振型可以根據動力學原理計算得到，但由于計算模型與實際結構有較大的差異，因此計算誤差較大。阻尼系數必須通過試驗測得。 試驗方法有自由振動法、共振法、脈動法等。第7頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二 1自由振動法自振頻率和阻力比：采用初位移或初速度的突卸荷載或突加荷載的方法，使結構產生自由振動，并記錄振動波形。自振頻率和阻尼比確定方法如下。當只取兩個相鄰的峰值計算：第8頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二

5、第9頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二 某結構在受動力荷載作用后，測得振動記錄曲線如下圖所示，試根據圖示振動曲線所標明的數據，計算該結構的自振頻率和阻尼比。 =1/(3*)*ln(25/19)=0.291=1/0.2=5(Hz)第10頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二2、共振法 它利用一個頻率可調的激振機（一般采用離心激振器）對結構施加周期性的簡諧振動，使結構產生強迫振動，記錄各個激振頻率及對應振幅，并作A曲線。利用干擾力頻率與結構自振頻率相等時，結構產生共振的原則,曲線極值對應的頻率就是結構的固有頻率；結構的阻尼比： 1 2 3 t1 t2 t3A

6、1maxA2max0.707 A1max0.707 A2maxA第11頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二3、脈動法 脈動法：利用被測建筑物周圍不規(guī)則微弱干擾（如地面脈動、空氣流動等）所產生的微弱振動作為激勵來測定建筑物自振特性的一種方法。該法的最大優(yōu)點是不用專門的激振設備。簡便易行，且不受結構物大小的限制。 測試方法：采用測振傳感器測量地面自由場的脈動源和結構的脈動反應，將獲得的波形進行頻譜分析，可得到結構的動力特性。第12頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二6.4 結構動力反應試驗動態(tài)參數：在測試部位布置適當的測振儀器，測定結構的振幅、頻率（頻率譜）

7、、速度、加速度、動應變、動撓度等。 動應變和動撓度的測定：如下圖，可通過布置動態(tài)應變儀或位移傳感器測出應變時程曲線或位移時程曲線。第13頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二振型：結構按其固有頻率振動時，由慣性力引起的彈性變形曲線，屬于結構的動力特性，與外荷載無關。 振動變形圖：結構在特定荷載下的變形曲線，一般不與結構的某一振型一致。第14頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二動力系數測定承受移動荷載的結構如吊車梁、橋梁等，常常需要確定它的動力系數，以判定結構的工作情況。動撓度與靜撓度的比值稱為動力系數：慢速駛過快速駛過第15頁，共22頁，2022年，5月2

8、0日，19點4分，星期二有軌時測定方法：先使移動荷載以最慢的速度駛過結構，測得結構的最大撓度，然后使移動荷載按某種速度駛過，測得各種速度駛過結構的最大撓度，從中找出最大撓度的某一速度。第16頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二無軌時動力系數的測定無軌時：由于兩次行駛的線路不可能完全一樣，故將移動荷載一次性高速通過，取振動撓度曲線最大值yd和振動撓度曲線之中線的最大值yj的比值作為動力系數。第17頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二疲勞試驗疲勞試驗基本概念：1、疲勞現象：結構在反復循環(huán)荷載作用下，由于結構某一部分局部損傷的遞增和積累，導致裂紋的形成并逐步擴

9、展，當循環(huán)達到一定次數時，結構應力在低于強度設計值情況下發(fā)生脆性破壞，這就是結構或材料的疲勞現象。2、疲勞強度：一般與幅值和重復次數有關，當循環(huán)應力小于某值時，荷載重復次數的增加不會引起疲勞破壞，當超過該值時則會產生疲勞破壞，該值叫疲勞強度。第18頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二3、疲勞試驗目的：研究結構的結構性能及其變化規(guī)律，確定疲勞極限（疲勞破壞時的強度值）和疲勞壽命（荷載重復作用的次數）。4、疲勞試驗分類：等幅等頻疲勞、變幅變頻疲勞和隨機疲勞。結構疲勞試驗的方法1、荷載大小取值 荷載上限值：按試件在荷載標準值的最不利組合產生的效應值計算而得的。 荷載下限值：根據疲勞試驗機性能而定，但不應小于液壓脈動加載器最大動荷載的3。第19頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二2、荷載頻率選擇 試驗荷載頻率一般不大于10HZ，并位于試件和加載裝置自振頻率的80130之外。（避免共振、減小動力效應）3、試驗加載程序 疲勞試驗加載程序包括預加載、靜載試驗、疲勞試驗和破壞試驗四個階段。第20頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二第21頁，共22頁，2022年，5月20日，19點4分，星期二1）預加載階段：加載值為最大荷載的20%，以消除支座等不良