工程结构动力试验解读.ppt

4 动参数的测量方法 动力试验通常包括三方面内容： 动荷载特性的测定； （大小、方向、频率、作用规律） 结构自振特性的测定；（自振频率、阻尼、振型） 结构在动荷载作用下的动力反应的测定。（振幅、频率、速度、加速度、动应变、动应力） 4.1 动荷载特性的测定 动荷载的特点： 1.大小、方向、作用规律随时间变化而变化； 2.结构的动力反应除与动载有关，还与结构自身动力特性密切相关；同样的动荷载作用，不同的结构自振特性其动力反应不同； 3.动荷载所产生的动力效应有时远大于相应的静力效应，甚至一个不大的动荷载可能导致结构严重破坏。 动荷载的测定 1.直接测定法 2.比较测定法 各种典型的震源 a.间歇型阻尼振动。有明显尖峰和衰减特点，说明是撞击振源引起； b.周期性简谐振动。转速恒定的机器运转引起； c.两个频率相差两倍的简谐振源引起的合成振动波形； d.三个不同频率的简谐振源引起的合成波； e.振幅周期性的由大变小，又由小变大。有两种可能：1.两个频率相近的简谐 振源共同作用；2.只有一个振源，其频率与结构的固有频率相接近。 f.随机振动波,如地震。 结构自振特性的测定 （1）自由振动法：a.初速度法（突然加载法） b.初位移法（突然卸载法） （2）共振法 （3）脉动法 共振时的振动图形和共振曲线 4.2 结构自振特性的测定 结构自振特性包括（1）自振频率；（2）阻尼；（3）振型 垂直自由落体突然加载法 水平撞击式突然加载法 重锤敲击法 张拉释放式突然卸载法 悬挂重物突然卸载法 对脆性材料施加力的突然卸载法 4.3 结构动力反应测定 1.结构特定部位动参数的测定： 振幅、频率、速度、加速度、动应变、动应力等； 2.结构振动变位图测定： 振动变位图：动荷载作用下的变形曲线； 振型：结构自由振动状态下的振动形状。 3.结构动力系数测定 结构振动变位图 3.结构动力系数测定 有轨时实测结构动力系数 无轨时实测结构动力系数 动力系数定义：在动力荷载作用下，结构动挠度与静挠度之比。 实践表明： 动力系数的测定方法： 有轨： 无轨： 4.4 结构疲劳试验 疲劳：处于一种多次反复加载和卸载的受力状态使结构物或构件的破坏应力下降。 疲劳试验目的：了解在多次反复性荷载作用下的疲劳性能或状态以及变化规律，以确定其疲劳极限（疲劳极限荷载、疲劳强度）。 疲劳试验项目 鉴定性试验：1.抗裂性及开裂荷载； 2.裂缝宽度及其发展； 3.最大挠度及其变化幅度； 4.疲劳强度及其疲劳寿命。 科研性试验：1.各阶段截面的应力分布状况，中和轴变化规律； 2.抗裂性及开裂荷载； 3.裂缝宽度、长度、间距及其发展； 4.最大挠度及其变化规律； 5.疲劳强度的确定； 6.破坏特征分析 疲劳试验荷载 1.疲劳试验荷载取值 2.疲劳试验荷载速度 原则：不发生共振、与实际工作情况接近。 要求： 3.疲劳试验的控制次数 要求：构件经受控制次数后，抗裂性、刚度、强度必须满足现行规范要求。 中级制吊车梁：n=2×106次 重级制吊车梁： n=2×104次 疲劳试验步骤示意图 带裂缝疲劳试验步骤示意图 变更荷载上限的疲劳试验 疲劳试验步骤 工程结构动力试验 本章提要： 1.介绍动力试验的激振设备及其功能、原理和有关性能指标； 2.测振仪器系统的构成及其功能、原理和性能指标； 3.结构动力试验获取动参数的测试手段和方法。 土木工程结构试验 土木工程结构试验 1 概述 动荷载－随时间而变化的荷载。（冲击、随机荷载（风、地震）） 结构所承受的动力荷载的方式： （1）地震作用 （2）机械设备振动和冲击荷载 （3）高层建筑和高耸结构的风载 （4）车辆运动对桥梁的振动 （5）海浪对采油平台的冲击 （6）爆炸引起的振动 （7）周围环境的随机振动 2 激振设备 振源： （1）自然振源：地面脉动、气流所致振动，爆破、动力设备、运输设备、起重设备等运行中产生的振动； （2）人工振源：有目的的激振。（本节内容） 介绍三种设备： 1. 电磁式激振器；2.机械偏心式激振器；3.结构疲劳试验机。 信号发生器 功率放大器 激振器 被振物 土木工程结构试验 激振系统框图