市政桥梁培训-林友勤-2.ppt

市政桥梁培训桥梁荷载试验 桥梁荷载试验 主要内容： §2-1 概述 §2-2 系统动态特性的表述方法 §2-3 振动测量系统 §2-4 拾振器 §2-5 数字信号分析简介 §2-6 实验模态分析简介 §2-1 概述 一、振动测试的目的及意义 §2-1 概述 §2-1 概述 §2-1 概述 一、振动测试的目的及意义 目的：通过振动测试得到系统的频率、阻尼比、振型 §2-1 概述 §2-1 概述 §2-1 概述 §2-1 概述 二、解决结构振动问题的两种方法 1、理论分析法——正过程 2、实验方法——逆过程 §2-1 概述 思考题 系统物理参数、模态参数、及响应参数有哪些？ §2-1概述 三、振动测试的任务： ——单自由系统的运动微分方程 ——多自由度系统的运动微分方程 实验验证——是振动测试中的正问题 参数识别或系统识别——是振动测试中的第一类反问题 载荷识别——是振动测试中的第二类反问题 振动控制 结构健康监测 §2-2 系统动态特性的表述方法 系统的动态特性，可在不同的表达空间借助于各种数学模型来描述。在振动测试与分析中，系统动态特性的描述通常有三种： 时间空间（时间域）——时间模型 频率空间（频率域）——频率模型 模态空间（模态域）——模态模型 一、时间域模型 时间域是我们最为熟悉、最为直观的描述事物变化的空间，它是以机械量的瞬时值为纵坐标，以时间为横坐标，得到的振动记录波形。 一、时间域模型 位移： 速度： 加速度： 一、时间域模型——1）简谐振动 当某一机械量x随时间t按正弦规律变化时，称之为简谐振动。其一般表达式为： 位移 ： 振动位移 位移振幅 振动圆频率 时间 初相角 速度： 加速度： 一、时间域模型——1）简谐振动 式中A、φ、ω分别称之为振幅、初相位和角频率，它们是表征简谐振动过程的三要素 一、时间域模型——2）自由衰减振动 式中A、α、ω 、 n它们是表征自由衰减振动过程的四要素 一、时间域模型——2）自由衰减振动 一、时间域模型——3）复杂周期振动 一、时间域模型——3）复杂周期振动 周期振动时域波形的特征一般由下面所列参量予以描述： 1）峰值 2）均值 —波形的直流分量 3）有效值 —它反映信号能量或功率的大小 4）方差—描述信号的动态分量 一、时间域模型——4）非周期振动或随机振动 一、时间域模型——4）非周期振动或随机振动 1）均值—描述信号的静态分量（或直流分量） 2）均方值（-平均功率）—描述信号的能量 3）方差—描述信号的动态分量 一、时间域模型 数据信号处理时，对信号进行去均值，是为了消除信号中的直流分量。否则信号作频谱分析时，在频率零点处会有一个很高峰值，从而降低了各阶频率的峰值。 二、频率域模型—1）简谐振动 是在频率空间中来描述系统的动态特性，时间域转入频率域 简谐振动 时间域 频率域 二、频率域模型——2）复杂周期振动 二、频率域模型——2）复杂周期振动 二、频率域模型——2）复杂周期振动 复杂周期振动 对于周期振动 只要其满足狄氏条件均可展开成傅立叶级数，如周期振动可表示为： 二、频率域模型——3）非周期（随机）振动 对于非周期振动，其周期T无限长的，频率分析法仍是十分有效的方法，非周期振动的频谱分析法与周期振动的频谱分析法基本思想类似，不同之处是周期振动频谱分析法是基于博里叶级数展开，非周期振动的频谱分析法是基于博里叶积分，都是把一个时间域的振动信号函数转变到频率域函数的一种计算方法。与周期函数的频谱不同，非周期函数的频谱图形是频率的连续曲线，故称为连续谱。 周期函数 非周期函数 傅里叶积分 三、模态域模型 模态域是振动分析中的一个表示空间 三、模态域模型 §2-2 系统动态特性的表述方法 综上所述，表示系统动态特性的时间域、频率域和模态域之间的关系仅仅是从不同角度来看问题，它们之间对信号来说是没有任何差别的。每一种领域都只是为了解决问题的方便。 §2-3 测动测量系统 三要素： 输入、实验对象、输出 §2