动态测试与分析技术.ppt

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1、1GaoSuGongLu第三章结构动载试验SACE23.0概述3.1动态测试的响应特性与不失真测试条件3.2动载试验的量测仪器、加载方法与设备3.3结构动力特性与动力反应的试验测定3.4结构疲劳试验第三章结构动载试验3§3-0概述结构的动荷载地震荷载；风振动荷载；机械设备振动及冲击荷载；爆炸冲击荷载等。结构动载试验及其特殊性目的:通过试验对结构振动进行分析研究特殊性:荷载及其作用效应均随时间变化；结构反应与动载特性、结构自身动力特性均有关系。4§3-0概述结构动载试验的内容动载特性的测定；结构自振特性的测定；结构在动荷载作用下的反应的测定;结构或构件的疲劳试验.3-1动态测试的响应特

2、性与不失真测试条件3.1.1动态测试的响应特性3.1.2不失真测试条件3-1动态测试的响应特性与不失真测试条件3.1.1动态测试的响应特性上升时间tr峰值时间tp调节时间ts超调量σ3.1.2不失真测试条件一传感器的动态特性描述传感器对随时间变化的输入量的响应特性传感器简化模型传感器输入x(t)输出y(t)传感器3-1动态测试的响应特性与不失真测试条件对任意输入的响应y(t):y（t）=x（t）*h（t）3.1.2不失真测试条件幅频特性:动态灵敏度A（jω）=

3、H(jω)

4、=[(ReH(jω))2+(ImH(jω)2）]1/2输入信号频率变化时，输出信号幅值与输入信号幅值之比。相频特

5、性:Φ（jω）=arctan[ImH(jω)/ReH(jω)]传感器输出信号相位与输入信号频率的关系时域条件：上式两端分别作FT，整理得：幅频特性相频特性●传感器不失真转换信号的条件：传感器输入x(t)输出y(t)频域条件：●传感器不失真测量信号的条件幅频特性水平相频特性线性幅频特性曲线是一条平行于横轴的直线相频特性曲线是斜率为－t0的直线3-2量测仪器、加载方法与设备3.2.1量测仪器一、系统构成二、传感器3.2.2加载方法和设备12一、振动量测系统：测振系统的组成振动参数→→→→拾振器：把机械振动信号(参数)变换成电信号；放大器：把输入的微弱电讯号放大；记录器：把放大后的电讯号显

6、示或记录下来数据处理仪：对电讯号进行分析和数据处理测振系统的主要性能指标灵敏度、频率范围、动态线性范围、相位差、抗干扰能力拾振器放大器记录器数据处理仪3.2.1量测仪器3.2.1量测仪器动载试验量测仪器的系统组成二、测振传感器(拾振器)概念：机械振动信号→电信号测试参量：位移、速度、加速度分类：按转换原理：磁电式，压电式、电阻应变式、差动变压器式、压阻式等按测值性质：绝对式(惯性式)、相对式按接触与否：接触式、非接触式常用：压电式加速度拾振器、应变式加速度拾振器；磁电式速度拾振器等3.2.1量测仪器1、磁电式速度传感器根据电磁感应的原理制成：振动体振动时，线圈与磁钢之间发生相对运动，

7、根据电磁感应定律，感应电动势E的大小正比于v。磁电式速度传感器特点：低频性能较好0.5-100Hz；灵敏度高。既能测量非常微弱的振动，也能测量比较强的振动主要技术指标有：1）量程2）灵敏度，mV/(cm/s)3）传感器固有频率。4）频率响应。（幅频特性曲线）适调器：配接电压放大器。1、磁电式速度传感器二、压电式加速度传感器原理：利用压电晶体受力后在其表面产生电荷，外力去掉后，晶体又重新回到不带电的状态（压电效应），且电荷与外力成正比。通过测量压电晶体的电荷量来得到所测振动的加速度。特点：稳定性高、频率范围宽，耐冲击及能在很宽的温度范围内使用，但灵敏度较低。技术指标：1）灵敏度。有电荷

8、灵敏度Sq（pC／g）和电压灵敏度Sv(mV／g）。传感器几何尺寸愈大，灵敏度愈高，但使用频率愈窄。反之：灵敏度也减小，使用频率范围加宽。2）安装谐振频率f。3）频率响应。取传感器安装谐振频率的1/5～1/10为测量频率的上限，测量频率的下限可以很低。4）幅值范围。适调器：有电压放大器和电荷放大器两种。二、压电式加速度传感器3.4.2动载试验加载方法一、惯性力加载法二、电磁加载三、液压加载一、惯性力加载法1）初位移加载2）初速度加载法（突加荷载法）摆锤或落重，作用力的总持续时间应小于结构的自振周期。一、惯性力加载法3）离心力加载离心力加载是根据旋转质量产生的离心力对结构施加简谐振动荷

9、载。其特点是运动具有周期性，作用力的大小和频率按一定规律变化，使结构产生强迫振动。一、惯性力加载法二、电磁加载法根据电磁感应原理，当磁场中的线圈通过简谐变化的交变电流时，顶杆作用于结构的激振力也按同样规律变化，且激振力与通过线圈的电流成正比。1--外壳2a、2b--弹簧3--动圈4--铁芯5--励磁线圈5--顶杆优点：激振频率范围较宽（一般200Hz以内，个别可达1000HZ），推力较小（10kN以内），重量轻，控制方便，可按给定信号可产生各种波形的激振力