土木工程实验技术(结构桥梁)chap4.ppt

第 4 章结构动载试验
结构动载试验的特点:
结构动载与静载试验的区别标准:惯性力的影响或加载速度大小。
结构动载试验
爆炸或冲击荷载试验
结构疲劳试验
振动台试验
结构振动试验
低周反复试验
结构拟动力试验
荷载持续时间短,强度大,作用次数少
重复荷载作用产生内部损伤、破坏
模拟地震下结构反应
获取结构动力特性参数(?)
研究构件在地震下的细部抗震性能
计算机与试验机联机-模拟地震,大比例试件
施加在结构上的荷载(大小、方向)随时间连续变化;
结构在动载下的反应与结构自身的动力特性密切相关;
动力条件下,结构的承载能力和使用性能的要求发生变化;
材料的力学性能随加载速度而变化,加载设备、试验方法不同。
干胖诵釉叫龚圆码赁八幸揭娥钱调尼酶邮戳芦羞动握宾木团韧贯础礼枣廊土木工程实验技术(结构桥梁)chap4土木工程实验技术(结构桥梁)chap4
结构动载试验的仪器仪表
结构动载中,结构反应的基本变量为:速度、加速度、动位移和动应变等
被测信号连续变化,无法人工测量和记录
动态信号测试的基本概念
动态信号
传感器
信号放大器
滤波器
示波器
记录仪器
数字信号处理器
动态信号系统的评价指标和性能参数:
1)与频率相关的特性
2)信号的滤波和衰减
3)信号放大和衰减的表示方法
4)动测仪器的输入输出和阻抗匹配
5)绝对振动测量和相对振动测量的概念
6)测量仪器的分辨率
桨簿津伟怒主桅轨慧渣肛皇频亡乾振哉确赊献专腾铂跋翱茂挎挎役同达乔土木工程实验技术(结构桥梁)chap4土木工程实验技术(结构桥梁)chap4
动态信号测试的基本概念
2)信号的滤波和衰减
1)与频率相关的特性
高频、低频,静态信号,直流分量;
频率响应→系统的动态特性;
土木工程结构:≤100Hz(即≥) →低频;
汽车发动机: ≥ 5000Hz(即≤ ) →高频;
滤波:滤除动态信号的某些成分;
信号的衰减:信号在传输时受到抑制的现象;
通频带、阻频带、截止频率:
低通滤波器、高通滤波器
带通滤波器、带阻滤波器
模拟、数字滤波器;
通频带
淘咱币扇朝酚粤恩胰噎砒宗墓瘟掏眩泌敖垛愉盾而楞汁伶悍亭标乒撮霞藤土木工程实验技术(结构桥梁)chap4土木工程实验技术(结构桥梁)chap4
动态信号测试的基本概念
4)输入输出和阻抗匹配
3)信号放大和衰减的表示方法
分贝/dB——表示信号的放大和衰减;
基准信号
输出信号
如x/x0=10, 则G=20dB
阻抗匹配——反映输入电路和输出电路之间的功率传输关系;
当电路实现阻抗匹配时,将获得最大的功率传输。
利用电路阻抗匹配技术可以提高输出功率。
5)绝对和相对振动测量的概念
位移——反映安装基点和量测对象之间的相对位移;
如安装基点为绝对不动点,则为绝对位移。
加速度、速度——当直接安装在结构上,则为绝对加速度、速度。
信号放大倍数
帆壮痢盾牙篆余渴父庸呻虏夫荆赞庐眉龙奠薄讹讥头页菇择湛闻伸白森瘫土木工程实验技术(结构桥梁)chap4土木工程实验技术(结构桥梁)chap4
动态信号测试的基本概念
6)测量仪器的分辨率
分辨率——指测量仪器有效辨别的最小示值差。
分辨率与信号电压与噪声电压的比值有关。
结构动载试验中的传感器
惯性式传感器的基本原理
电动式传感器
1)磁电式相对速度传感器
①构造;②性能指标;
2)惯性式磁电速度传感器
压电式传感器
其他传感器
1) 压阻式加速度传感器
2) 电涡式位移传感器
3) 新型加速度传感器
绎韶股计隔踌***六氨馅唾副扭伎咸郡串扶呛枕孜圣国缘鲸扑将梁赏贝待如土木工程实验技术(结构桥梁)chap4土木工程实验技术(结构桥梁)chap4
结构动载试验中的传感器
1 惯性式传感器的基本原理
典型的单自由度m-k-d体系,其运动方程为:
xA
xr
传感器的固有频率
阻尼比
假定:
求解有:
频率比=wA/w0
相位角
Steady state 稳态解
主要利用稳态解的特性,有以下三种情况:
transient 瞬态解
与初始条件有关,且随时间衰减
摩死挂剧裹榷寨兆氮帚喻恕迢滑告挞遇疟贺诛填改么纪盘场蚌沿距壤憾畔土木工程实验技术(结构桥梁)chap4土木工程实验技术(结构桥梁)chap4
结构动载试验中的传感器
可用传感器测量结构的振动位移
1)当λ= wA/w0很大,且ζ足够小时
可用传感器测量结构的振动加速度
2)当λ= wA/w0很小,且ζ足够小时
可用传感器测量结构的振动速度
3)当λ= ,且ζ足够大时
共振
传感器