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钢框架结构梁柱结点振型转角试验模态分析-建筑与土木工程专业论文
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华
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
摘 要
随着各行各业的迅速发展,作为一门交叉学科的模态分析技术得到了迅速的发 展。在机械行业、航空航天、大型建筑结构工程等领域有着十分广泛的研究和应用。 在现有的试验模态分析技术中,越来越重视对振型转角的研究了。通常在分析 结构的振型时,考虑较多的是结构的振型频率和振型平移,而对于振型转角的研究 不是很多,实际上结构的振型转角是结构振型研究的重要组成部分,并且在实际研 究中有很多方面的应用。因此,如何通过试验模态分析得到结构的振型转角,也就
成为了本文所要研究的主要内容。
文中首先利用有限元软件 ABAQUS 建立了框架的有限元模型,使用 ABAQUS 的模态分析功能得到框架数值模型的前两阶振型,并输出框架的振型频率、结点振 型位移和结点振型转角。框架的有限元分析结果可以对接下来的试验模态分析起到 一定的指导作用。然后用钢制构件拼接而成的框架模型进行试验模态分析。利用 DH-5922 动态型号分析系统进行试验,在试验框架上合理布置传感器,用力锤对框 架施加激励,通过 DHDAS 动态信号采集分析系统的试验模态分析功能进行频响分 析,输出得到框架的振型信息。包括振型频率和测点处的振型位移。再然后根据梁 柱单元位移模式,进行框架结构梁柱振型曲线拟合,建立相关方程组,将侧点出的 振型位移代入方程组进行计算,可以得到框架梁柱结点振型转角。将计算得到的梁 柱结点振型转角值与数值分析得到的理论值进行对比,验证了试验结果的准确性。 最后,分析了试验方法和所得结论的不足,对下一步研究工作进行了展望。
关键词:框架结构 结构振型 振型转角 模态分析 曲线拟合
I
Abstract
With the rapid development of various trades and industries, as an interdisciplinary, modal analysis technique has been developed rapidly. It has a very wide range of applications in aviation, aerospace, automotive, machine tool, the vibration characteristics of power generation equipment, bridges and hydraulic structures analysis, vibration control, fault diagnosis and prediction, and noise control, and so on.
In conventional experimental modal analysis, we attach more importance to the study of mode rotation. Usually, in the study of the structural mode shape, we take more consideration in modal frequencies and modal displacement . In fact, modal rotation is important to the research of the mode shape, and it has a very wide application in structural engineering. Therefore, the main content of this paper is to obtain the mode rotation by experimental
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