橋梁振動分析測試與識別

1、廣州大學碩士研究生課程結(jié)業(yè)論文論文題目試驗報告課程名稱橋梁振動分析測試與識別土木工程學院建筑與土木工程學生姓名(學號)劉小偉(2111316139)2014年1月5日橋梁振動分析測試與識別課程學習報告簡支梁（*跨連續(xù)梁，對邊簡支板，角鋼梁等等）模態(tài)分析試驗報告土木工程學院建筑與土木工程專業(yè) 姓名：劉小偉 學號：2111316139試驗地點：工程北131室試驗時間：2013年12月5日至28日。試驗設(shè)備：（型號）加速度傳感器6個，（型號）電荷放大儀一臺，（型 號）信號采集儀一臺，自備（型號）電腦一臺，DASP采集分析軟件 一套，連接線、電源線、數(shù)據(jù)線若干。一、試驗設(shè)備設(shè)置如圖1圖2簡支梁模型模態(tài)

2、試驗設(shè)置三、信號采集參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置：在采集過程中，采樣按頻率采樣，設(shè)置為50HZ ,如下圖圖1采樣頻率考慮到實驗測的連續(xù)梁尺寸和實驗效果，因而通道數(shù)日設(shè)置為三 個通道，起始通道設(shè)為通道1。采樣開始條件為自由觸發(fā)，采樣時間 為 40S。四、試驗過程激勵方式：通過施加沖擊荷載實現(xiàn)采集結(jié)果：實驗的時間歷程圖如下所示圖2時域波形分析圖五傳遞函數(shù)分析過程如下圖所示，為三個通道的傳遞函數(shù)圖。1 r mWmV) 1 1傳陰幅值 光標:Nc=f=Ci,Ci書兆Hz,H=l L r I|i i i1.0 70.5 - TOC o 1-5 h z ii0,0 !L!iiiJ_Ii1i1i1i1iJ(Hz)024

3、6&1012141618圖3第一通道傳遞函數(shù)50普煩少1歐習傳睡幅辱 光杯:Nc=；5f=N5曾瑚仁以=。,5平661&2相干系數(shù)光標：Nc=15Z=N5%49HlCo 50普煩少1歐習傳睡幅辱 光杯:Nc=；5f=N5曾瑚仁以=。,5平66-I0.0 ：!L I - jLJLLLi 、“ I _土J：(HN024681012141618傳遞函數(shù)分析 二一=數(shù)據(jù)卷巍7 試盛傳遞函數(shù)分析 二一=數(shù)據(jù)卷巍7 試盛色:劉曉偉 試驗號1 澈信號 輸出信號：1 十-務(wù)析參數(shù)-r. SF: - 51; 1898HiA?: 19. 996Hj df. 0. 04999Hz dt： 19.5156ms FFT

4、點成：1也4 i酸嫁數(shù)：401 重盾耘:0 平均瀾：1 一一加窗世置 新炙信號術(shù)加窗 輻出信號：味加窗 Q噎毓標-Q Ne； 20. 04999Hzmsip 傳遞函戴分析 二數(shù)據(jù)墨蜿T 試混:劉曉傳 試驗號1 澈信號 輸出信號窟 廿務(wù)折參.數(shù)，r. SF: Bl 1898HzA?: 19. 996HE!1:df. 0. 04999Hz dt: 19：溺 5156ms FFT 點16.24 譜舞條數(shù)：401 重疊縈如 平均凈1 一加窗精置 輸家信號：術(shù)加窗 .輸出信號：:味加窗 - 7. 54849Hz(mV/mV)傳函幅值 光標：版=207,舊=10,297&,11=：1,。242|6-| (

5、mV/mV)傳函幅值 光標：版=207,舊=10,297&,11=：1,。242|6-| = l f 了|1|；100 -asip50傳遞函數(shù)分析 二一、敏據(jù)參數(shù)- 試驗名:郭曉傳 試驗號：i 輸入信號：1 輸出信號：:堂 犬務(wù)析參數(shù)-.SF: 51.1898HiA?: 19. 996H； I_0- I I I ， 一 IHe)01012141618df. 0. 04999Hz dt： 1953516msFFT點數(shù)：曲4 i酸嫁數(shù)：401 重疊系數(shù):0 平均次數(shù)：11& 3相干系數(shù) 光標:Nc=207rf=10.2979HzrCo = ll.o : I -，|I I ， 耳二 |,|1,匚0,

6、0 1i1J!i!i1i-J!i11!11i! (H?)1012141618一一加窗設(shè)置tk； 輸炙信號：不加窗 輻出信號：:味加窗 心3-讀數(shù)光標-空： Ne； 207 - 10.2979Hz圖5第三通道傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)原理：傳遞函數(shù)分析就是對一個系統(tǒng)，通過其輸入信號和輸 出信號，進行系統(tǒng)的頻率響應(yīng)分析，它反映了系統(tǒng)對信號的傳遞特性 (幅頻特性和相頻特性)，取決于系統(tǒng)的本身特性，與輸入無關(guān)。若 系統(tǒng)的輸入和輸出分別為x( t )、y( t )，則傳遞函數(shù)定義為輸出信號的 傅立葉變換Sy ( f )與輸入信號的傅立葉變換Sx ( f )之比。也可以利 用輸出與輸入信號的互功率譜Pxy ( f

7、)與輸入的自功率譜之比得到傳 遞函數(shù)Pxx ( f )，其數(shù)學定義為：Hxy( f ) = Sy ( f ) / Sx ( f ) = Pxy ( f ) / Pxx ( f )。式中：Hxy ( f )為傳遞 函數(shù)。傳遞函數(shù)分析后，得到的Hxy ( f )為復(fù)數(shù)，具有實部和虛部， 以每個頻率的實部作為橫坐標，以虛部作為縱坐標，繪出的圖形就是 奈奎斯特圖。相干函數(shù)(又稱為凝聚函數(shù))定義為：r2xy ( f ) = I Pxy ( f ) I 2 / ( Pxx ( f ) Pyy ( f )式中：rxy ( f )為相干函數(shù)，Pxy ( f )為互功率譜，Pxx ( f )、Pyy ( f )

8、 為兩個信號的自功率譜。在進行系統(tǒng)的脈沖激勵傳遞函數(shù)分析時，DASP還提供了性能非 常好的變時基傳遞函數(shù)分析方法，尤其對于大型低頻結(jié)構(gòu)，使用變時 基方法，可以極大提高傳函分析精度。六、模態(tài)分析過程頻率阻尼及振型(圖，3階)幫助(H)魅分析-DASP文件(F) FRFrt-M(C)結(jié)構(gòu)生成(S)模態(tài)擬合(N)振型做(E)幫助(H)魅分析-DASP文件(F) FRFrt-M(C)結(jié)構(gòu)生成(S)模態(tài)擬合(N)振型做(E)結(jié)果校驗(X) MIMO(M)振型動IRA)結(jié)構(gòu)顯示(X)動畫顯示(D) ODS純模態(tài)(P)查看(V) D(W) #玫， 4- - | $N P M S T1頑曰試驗名：劉曉偉群用度

9、復(fù)原COINV DASP夕模杰動畫:C:UsersAdministratorDesktop實渝敷劉曉偉加蹈風#O II。階數(shù)頻率 阻尼2.4750.000%9.3850.000%11.569-0.000%12.4750.000%日目目圖6振型圖七、理論分析與試驗分析結(jié)果比較對三個振型進行分析，一階振型就一個轉(zhuǎn)折點，二階和三階振型都要 兩個轉(zhuǎn)折點，三個振型對比差異并不是很明顯。同時在實驗過程中， 與我同組的其他同學出現(xiàn)了第三個通道一直調(diào)試不出的情況，因而通 道數(shù)日只能設(shè)置為兩個通道，對結(jié)果影響比較大。另外本次試驗未進行標定，三階振型對比相差并不明顯，且與我同組的其他同學出現(xiàn)同樣的情況。八、體會通過這次試驗，我了解了一些檢測方面的儀器并和知道檢測的步 驟，進一步的了解了這方面的一些知識，例如結(jié)合模型定階與后面的 振型，談?wù)務(wù)婕倌B(tài)的辨別。虛假模態(tài)產(chǎn)生的原因主要有兩方面：一 方面是由于計算過程中不合理的模型階次估計導(dǎo)致的；另一方面是由 于實際應(yīng)用中輸入信號不滿足白噪聲的假定和/