工程结构动力特性实验指导书

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1、工程结构动力特性测定试验指导书1.工程结构动态特性试验1.1概述结构动力特性是反映结构本身固有的动力性能。它的主耍内容包括结构的门振频率、阻尼系数和振型等的一些基本参数或振动模态参数。这些特性是出结构形式、质量分布、结构刚度、材料性质、构造连接等因索决定，但与外荷载无关。动力特性试验的口的就是通过试验获取结构的自振特性。结构动力特性试验的方法主要有人工激振法和坏境随机振动法。人工激振法乂可分为口由振动法和强迫振动法。在实验室模型试验中一般采用人工激振法，对于现场进行结构的实物试验，环境随机振动法更为方便，尤其对于大型的结构,如人跨度桥梁结构的模态试验等。本

2、试验采用强迫振动法测试梁的动力特性。自由振动法：在试验屮采用初位移或初速度的突卸或突加荷载的方法，使结构受一定冲击荷载作用而产生口由振动。试验中将测振传感器布置在结构可能产生最大振幅的部位，但要避开某些杆件可能产生的局部振动。强迫振动法：采用激振器对结构施加固定频率、瞬态或随机的激振信号，试验时激振器的激振方向和安装位置由试验要求而定。2、简支结构动力特性试验目的（1）通过简支结构的模态试验，掌握模态试验的方法和主要内容，了解模态试验的全过程及每个环节应注意的事项，初步熟悉模态参数识别的基本方法。（2）通过简支结构的模态试验，获得简支结构的模态频率，模态阻

3、尼，模态振型。（3）初步了解结构模态参数对分析结构设计、评定结构动态特性的作用。3试验模态分析理论模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振形，通常将每一个模态作为1个单自由度系统的振动的固有频率、阻尼比以及整个结构在此模态下作纯模态的振动的振型三个参数称为模态参数，对于工程结构动力特性测定试验指导书1.工程结构动态特性试验1.1概述结构动力特性是反映结构本身固有的动力性能。它的主耍内容包括结构的门振频率、阻尼系数和振型等的一些基本参数或振动模态参数。这些特性是出结构形式、质量分布、结构刚度、材料性质、构造连接等因索决定，但

4、与外荷载无关。动力特性试验的口的就是通过试验获取结构的自振特性。结构动力特性试验的方法主要有人工激振法和坏境随机振动法。人工激振法乂可分为口由振动法和强迫振动法。在实验室模型试验中一般采用人工激振法，对于现场进行结构的实物试验，环境随机振动法更为方便，尤其对于大型的结构,如人跨度桥梁结构的模态试验等。本试验采用强迫振动法测试梁的动力特性。自由振动法：在试验屮采用初位移或初速度的突卸或突加荷载的方法，使结构受一定冲击荷载作用而产生口由振动。试验中将测振传感器布置在结构可能产生最大振幅的部位，但要避开某些杆件可能产生的局部振动。强迫振动法：采用激振器对结构施加

5、固定频率、瞬态或随机的激振信号，试验时激振器的激振方向和安装位置由试验要求而定。2、简支结构动力特性试验目的（1）通过简支结构的模态试验，掌握模态试验的方法和主要内容，了解模态试验的全过程及每个环节应注意的事项，初步熟悉模态参数识别的基本方法。（2）通过简支结构的模态试验，获得简支结构的模态频率，模态阻尼，模态振型。（3）初步了解结构模态参数对分析结构设计、评定结构动态特性的作用。3试验模态分析理论模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振形，通常将每一个模态作为1个单自由度系统的振动的固有频率、阻尼比以及整个结构在此模态下

6、作纯模态的振动的振型三个参数称为模态参数，对于大多数弹性结构，理论上具有无穷多个模态，工程上只对其若干低阶模态感兴趣。英基本思路是将描述系统动态性能的离散化N阶矩阵微分方程解耦，从而使N口由度系统的动力学特性可以用N个单口由度系统來表示。对于任意N自由度线性机械结构系统式中M,C,K分别为质量矩阵，阻尼矩阵，刚度矩阵，几)为外激励向量，比)为位移响应向量。进行拉氏变化为(s2M+sC+QX(s)=F(s)系统响应为X®=(s2M-^-sC+K)-1F(s)=H(s)F(s)其中月(S)称为位移传递函数矩阵。在模态理论中，该传递函数矩阵可以写为月(S)仝i-

7、1®吠I嗔屁巾(6—号)加；(S-S；)该矩阵为对称矩阵，其第/行第戸列元素可表示为式中滋和％分别为第揃振型中的輒亍第P列元素；屈为％的共；频抵等干模态刚畝与模态质量禺之比。4主要仪器设备数据采集仪器TNV3018.加速度传感器、力锤、计算机、软件CoinvDASPV10,导线、接头、简支结构模型等。5实验步龙步骤1：试验安装，采用简支梁的安装方式。步骤2：根据传感器的安装方法在简支梁3/8跨安装1个加速度传感器，方向为垂向。同时确定敲击点或激振点位置。步骤3：正确连接好数据采集箱、传感器、计算机连线，设置好低通滤波放大器、数据采集箱、传感器前后而板参数。

8、步骤4：开启电源，运行计算机，启动桌面的CoinvDASPV10,