工程结构动力试验.ppt

一、自振特性—自振频率 自振频率又称之为固有频率，它是结构自身所固有的频率。所谓频率即是单位时间内的周期数N，即： 获取结构自振特性的脉动法、自由振动法，它们所实测得到的时域波形都可求取被测结构的自振频率。 一、自振特性—阻尼的求解 结构的阻尼可在自由振动法测出的自由振动时域波形曲线上直接求取，或采用共振法得到的共振曲线上也可求出结构的阻尼。 （1）采用自由振动时有阻尼衰减的振动以对数形式衰减，故人们把这种有阻尼的衰减系数称之为对数衰减率λ，它定义为： 结构物的阻尼比 一、自振特性—阻尼的求解 (2) 在共振法的共振曲线上求取阻尼 由结构动力学可知：有阻尼的单自由度体系在简谐荷载作用下的动力放大系数为：  通过运算得： 一、自振特性—振型的求解 (1)当各拾振器灵敏系数均相同 可依实测波形，在同一时刻量取每一层的振动幅值。令某一层的幅值为1，按此比例作图即可 。 （2)各拾振器的灵敏度各不相同 要通过标定系统对传感器进行标定。 二、相关分析与频谱分析 1、 相关分析 所谓相关分析是指研究两个参数之间的相关性，它包括自相关和互相关。其中描述随机过程某一时刻t 的数据值与另一时刻(t＋τ)的数据值之间的依赖关系称之为自相关函数；而描述两个随机过程中一个随机过程的某个时间 t值与另一个随机过程时间τ的依赖关系称之为互相关函数。 1、 相关分析 自相关函数和互相关函数都是建立在随机过程为各态历经。所谓各态历经即意味着随机过程时间平均代表总体平均,设x(t)为各态历经随机过程的样本函数，则各态历经随机过程的自相关函数表示为： 式中 T－样本时间长度； τ－任意时间间隔 自相关分析 采用脉动法求结构自振特性时，还可对所实测的时域波形进行自相关分析，得出自相关曲线Rx(τ)其曲线后部分的波动频率即是该结构有振频率 ，并可由此波形求得该结构的阻尼参数。 互相关函数 相类似的，两个各态历经的随机过程的互相关函数表示为： 式中 y(t+τ)另一个各态历经的随机过程样本。 互相关函数在实际工程中也有着很童要的应用。在结构振动问题中常要分析激励力与其响应之间的关系，房屋结构各层之间的振动反应与基础振动之间的关系，利用互相关函敬来确定两个随机信号之间的播后时间峰值，确定信号传递效果明显的通道等等。 2、频谱分析 研究振动的某个物理量（如幅值）与频率之间的关系称之为频谱分析。它是将振动的时间域信号变换到频率域上进行分析。在频谱分析中常采用功率谱。所谓功率谱是纵坐标的物理量（如幅值）的均方值与频率之间的关系图谱。功率谱可理解为它强调了各频率成分对结构物影响的程度。它反应振动能量在各频率成分上的分布情况。频谱分析是直接对随机信号X(t)作富氏积分变换。 压电式加速度计传感器结构原理图 四、测振放大器 测振放大器除了有放大（或衰减）功能外，还有模拟运算的功能。 1、电压放大器 2、电荷放大器 3、动态电阻应变仪 1、电压放大器 磁电式的拾振器的输出电动势与被测振动体的振动速度成正比，使用微分电路则可获得加速度信号；使用积分电路则可获得位移信号。对于磁电式拾振器，由于其产生电压量，采用电压放大器。 2、电荷放大器 压电式加速度拾振器输出的电荷与被测振动体的加速度成正比，使用积分电路可获得速度信号，再使用一次积分电路则可获得位移信号。对于压电式加速度计，由于其产生电荷量，所以采用电荷放大器。 3、动态电阻应变仪 动态电阻应变仪主要用来测量数值或方向随时间而变化的应变，即动应变。由于动态应变仪是用桥盒的形式引接应变式传感器的电阻应变片来组成惠斯顿电桥（其原理与静态电阻应变仪一样），所以，它的前端传感器，一定要为应变式的传感器。 DHF-4(四合一放大器) DH5937／5938放大器 五、测振记录设备 1、光线示波器 2、X-Y函数记录仪 3、磁带记录仪 4、动态数据记录系统（计算机） X-Y函数记录仪 光线示波器 磁带记录仪 六、动态测试系统配套方式 目前，整个动态测试仪器系统通常有以下三种测振仪配套方式， 第四节 动参数的测定方法 动力试验通常包括三方面的内容： 一：动荷载特性的测定； 二：结构自振特性的测定； 三：结构在动荷载作用下的动力反应的测定。 三个内容各有不同的动参数。本节阐明它们各自不同的动参数测量的方法及手段。 一、动荷载特性的测试 这里研究的对象即动荷载，它与静荷载有着明显的区别、有其自身的特点： ① 动荷载的大小、方向（位置）、作用规律等都是随时间的变化而变化。 ② 结构的动力反应除了与动荷载的大小有关外，还与结构自身动力特性密切相关，在同样大小的动荷载作用下，不同的结构自振特性