振動臺試驗終極

振動臺試驗主講人：李習(xí)波、張迪目錄一、前言二、常用振動臺及特點(diǎn)三、組成及工作原理四、加載設(shè)計五、加載過程及試驗方法六、觀測設(shè)計及反應(yīng)測量七、安全措施八、振動臺試驗實例一、前言模擬地震振動臺可以很好地再現(xiàn)地震過程和進(jìn)行人工地震波的試驗；它是在試驗室中研究結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)和破壞機(jī)理的最直接方法；這種設(shè)備還可用于研究結(jié)構(gòu)動力特性、設(shè)備抗震性能以及檢驗結(jié)構(gòu)抗震措施等內(nèi)容；20世紀(jì)60年代以來，為進(jìn)行結(jié)構(gòu)的地震模擬試驗，國內(nèi)外先后建立起了一些大型的模擬地震振動臺；在原子能反應(yīng)堆、海洋結(jié)構(gòu)工程、水工結(jié)構(gòu)、橋梁等方面發(fā)揮重要作用。目錄一、前言二、常用振動臺及特點(diǎn)三、組成及工作原理四、加載設(shè)計五、加載過程及試驗方法六、觀測設(shè)計及反應(yīng)測量七、安全措施八、振動臺試驗實例二、常用振動臺及特點(diǎn)常見的振動臺分為四類：1、機(jī)械式振動臺2、電磁式振動臺3、電液式振動臺4、電動式振動臺振動臺，又稱振動激勵器或振動發(fā)生器。一般包括振動臺臺體、監(jiān)控系統(tǒng)和輔助設(shè)備等。它是一種利用電動、電液壓、壓電或其他原理獲得機(jī)械振動的裝置。機(jī)械式振動臺

機(jī)械式振動臺是一種振動成型機(jī)械，適用于各種薄壁構(gòu)件、桿件空心樓板、大型屋面板、梁、立柱等混凝土預(yù)制件的生產(chǎn)成型?？煞譃椴黄胶庵貕K式和凸輪式兩類。這種振動臺可以產(chǎn)生正弦振動，其結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但只能在約5Hz~100Hz的頻率范圍工作，最大位移為6mm峰-嶠值，最大加速度約10g，不能進(jìn)行隨機(jī)振動，由于其性能的局限，今后用量會越來越少。電磁式振動臺具有電磁振動發(fā)生器的振動臺。廣泛適用于國防、航空、航天、通訊、電子、汽車、家電等行業(yè)。該類型設(shè)備用于發(fā)現(xiàn)早期故障，模擬實際工況考核和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗，產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣泛、適用面寬、試驗效果顯著、可靠。正弦波、調(diào)頻、掃頻、可程式、倍頻、對數(shù)、最大加速度，調(diào)幅，時間控制，全功能電腦控制，簡易定加速度/定振幅。精密型設(shè)計制造、體積小、超靜音工作，機(jī)臺底座采用優(yōu)質(zhì)材料，安裝方便，運(yùn)行平穩(wěn)，無需安裝地腳螺絲；控制電路數(shù)字化控制與顯示頻率，PID調(diào)節(jié)功能，使設(shè)備工作更為穩(wěn)定、可靠；掃頻及定頻操作方式，適應(yīng)不同行業(yè)測試要求；增加抗干擾電路，解決因強(qiáng)電磁場對控制電路干擾；增加工作時間設(shè)定器，使測試產(chǎn)品達(dá)到準(zhǔn)確測試時間。電磁售式振模動臺電磁體激振研器結(jié)梯構(gòu)示崇意圖電磁棵振動軍臺組尺成系磚統(tǒng)圖電液謎式振叔動臺工作翠方式耀：用小越的電雄動振魔動臺富驅(qū)動方可控向制的閉伺服躍閥，革通過臂油壓盒使傳肉動裝挎置產(chǎn)寬生振乖動。這種會振動傅臺能脹產(chǎn)生獄很大節(jié)的激振足力和位移，而糊且在壞很低繞的頻拳率下布可得把到很惹大的渴激振砌力。局限妄性：高頻執(zhí)性能胞較差掀、上告限工名作頻銳率低會、波懼形失脈真較費(fèi)大。唇雖然納可以生做隨乘機(jī)振很動，趟但隨匹機(jī)振真動激炮振力瘡的rm抹s額定夠值只孕能為言正弦諒額定批值的1/章3以下館。這種轉(zhuǎn)振動有臺因邪其大推壯力、夢大位檢移可以滴彌補(bǔ)受電動小振動劫臺的辛不足到，在前未來遇的振就動試煩驗中護(hù)仍然國發(fā)揮擁作用監(jiān)，尤歌其是宰在船攪舶和僵汽車購行業(yè)祖會有佳一定宵市場餅。電液應(yīng)振動碰臺工碧作原趴理電動式振討動臺是目畫前使育用最廣灰泛的一爹種振榜動設(shè)裳備。提它的頻率尸范圍香寬，小容型振遷動臺炒頻率洽范圍倉為0~魚10坦kH乓z，大競型振滾動臺幫頻率枝范圍役為0~護(hù)2k蓮Hz，動態(tài)執(zhí)范圍旺寬，易女于實接現(xiàn)自羞動或喜手動粘控制階；加速吃度波套形良脅好，適散合產(chǎn)傻生隨俘機(jī)波木；可碑得到柜很大菜的加蓄速度伏。原理游：是根勺據(jù)電在磁感鍬應(yīng)原額理設(shè)丸置的爹，當(dāng)鄭通電毒導(dǎo)體奧處的舍恒定狐磁場雖中將敗受到黃力的臺作用蒙，半鄙導(dǎo)體岔中通嘴以交喬變電既流時虧將產(chǎn)轟生振碰動。套振動濾臺的驅(qū)動丑線圈正式心處在時一個嗎高磁險感應(yīng)猶強(qiáng)度闖的空鴨隙中胡，當(dāng)董需要擋的振補(bǔ)動信鴿號從介信號米發(fā)生拿器或效振動即控制摟儀產(chǎn)匠生并挖經(jīng)功腸率放礎(chǔ)大器亮放大睜后通嗎到驅(qū)沸動線帆圈上約，這爪時振徑動臺圣就會規(guī)產(chǎn)生造需要誓的振禮動波干形。組成誤部分?jǐn)R：基本凍上由羅驅(qū)動瓶線圈陳及運(yùn)逃動部朝件、部運(yùn)動姥部件榆懸掛果及導(dǎo)脾向裝濕置、姜勵磁賭及消粱磁單艷元、岡臺體傲及支侮承裝壘置。電動式振馬動臺目黎錄一、海前言二、詳常用術(shù)振動茂臺及見特點(diǎn)三、可組成滴及工勵作原準(zhǔn)理四、純加載悔設(shè)計五、崇加載脂過程烈及試等驗方院法六、假觀測豆設(shè)計卷及反聾應(yīng)測浩量七、誓安全挪措施八、未振動啊臺試及驗實姨例模擬蹦地震棚振動各臺示籠意圖三、墨組成綿及工白作原誦理三、徒組成電及工喚作原擦理1、振動貞臺臺庭體結(jié)婆構(gòu)2、液壓瞇驅(qū)動席和動嶄力系孫統(tǒng)3、控制占系統(tǒng)4、測試壯和分邁析系對統(tǒng)振動搶臺的俯控制子方式揚(yáng)分為能：模擬濾控制：以春位移種控制略為基埋礎(chǔ)的PI年D和以店位移作、速宰度、輩加速度限組成經(jīng)的三顧參量撞反饋襪控制超方式中。數(shù)糧控：主尾要采洽用開蛾換迭禿代進(jìn)菜行臺灣面的忙地震返波再脫現(xiàn)。三、時組成時及工君作原悟理PI要D控制株方式咱的振看動臺珠系統(tǒng)三參需量控逮制方鑒式的奮振動系臺系材統(tǒng)地震能模擬哈振動悶臺加森速度躺控制荒系統(tǒng)隨圖振動襪臺的洲三維葬地震列模擬遲系統(tǒng)目亂錄一、矮前言二、弱常用雖振動參臺及儲特點(diǎn)三、隸組成鑰及工茶作原片理四、設(shè)加載塔設(shè)計五、些加載陰過程姓及試村驗方痰法六、處觀測掉設(shè)計寨及反消應(yīng)測派量七、振安全阻措施八、如振動拿臺試換驗實朽例四、糞加載黨設(shè)計地震每模擬亭振動儲臺試步驗的擠加載廊設(shè)計跟是非尋常重屯要的杠，荷覆載選秩取過蹤蝶大，本試件多可能接很快棍進(jìn)人塑性具階段甚至破壞幟倒塌，難拆以完授整地最量測掠和觀敏察到塵結(jié)構(gòu)媽的彈晴性和醒彈塑寨性反仔應(yīng)的剛?cè)^仰程，脅甚至積可能劑發(fā)生安全難事故。荷煉載選允取太喉小，轉(zhuǎn)不能惜達(dá)到預(yù)期目的。產(chǎn)料生不婚必要伙的重獸復(fù)。輩影響顆試驗距進(jìn)展鍋，而榨且多襲次加違載能壺對試積件產(chǎn)雜生損桿傷積納累?；囊虼擞?，為融獲得丸系統(tǒng)弱的試衰驗資網(wǎng)料，缸必須獲周密鋒地考鴨慮試究驗加內(nèi)載程覆序的嶄設(shè)計普。在選諷擇和怨設(shè)計科臺面井的輸入運(yùn)動鮮時，儉需要雪考慮柿下列只有關(guān)沾因素職：試驗堅結(jié)構(gòu)岡的周峰期結(jié)構(gòu)譯所在餡的場危地條頓件考慮陣振動總臺臺把面的容輸出匠能力四、鎮(zhèn)加載匪設(shè)計目耗錄一、燒前言二、蹈常用練振動鎖臺及臨特點(diǎn)三、盆組成管及工露作原賴?yán)硭?、葛加載劇設(shè)計五、痛加載綁過程絮及試伶驗方暗法六、避觀測臟設(shè)計嗎及反槍應(yīng)測泥量七、側(cè)安全調(diào)措施八、笨振動機(jī)臺試嚼驗實扔例五、租加載愁過程裝及試水驗方頓法地震帽模擬竟振動無臺試泊驗的咽加載躬過程柳包括:結(jié)構(gòu)鞭動力勒特性博試驗、地震軌動力翁反應(yīng)抖試驗和量測立結(jié)構(gòu)臥不同定工作殖階段(開裂、屈服、破壞驕階段)自振朝特性蜜變化等。結(jié)構(gòu)顫動力乒特性傾試驗頭，是嗎在結(jié)掠構(gòu)模架型安鉗裝在遵振動仙臺以喜前，泊采用自由童振動稍法或脈動考法進(jìn)行腎試驗傻量測干。五、冷加載沿過程檢及試滴驗方皆法1、一次軟性加漸載特點(diǎn)標(biāo)：結(jié)豬構(gòu)從彈性般階段、彈塑性階守段直至破壞吉階段的全略過程令是在脆一次周加載激過程體中全誼部完煩成的爺?？蓪σ暂^城好地辯連續(xù)績模擬違結(jié)構(gòu)潤在一潔次強(qiáng)酷烈地斯震中惕的整違個表旗現(xiàn)與勁反應(yīng)殼。五、炒加載鑒過程亡及試至驗方孟法2、多次鈔性加蜂載目前經(jīng)，在子地震教模擬巡壽振動淺臺試洗驗中版，大宿多數(shù)先的研鐘究者書都采稠用多川次性加涉載的暫方案特進(jìn)行田試驗頃研究免。一春般情臨況下陷可以嫩分為賓以下形幾個徹階段:（1）動力托特性罪試驗；（2）振動講臺臺卸面輸框入振炕動信絲式號，螞使結(jié)疫構(gòu)產(chǎn)棒生微裂唯縫；（3）加大峽臺面兆輸入寫的振襪動信瞧號，盒使結(jié)慣構(gòu)產(chǎn)壘生中等憶程度隊的開軋裂。（4）加大永臺面切輸入俗的加副速度柳幅值淹，使零結(jié)構(gòu)遵變?yōu)槟緳C(jī)動岡機(jī)構(gòu)，但結(jié)側(cè)構(gòu)還瘡具有已一定刑的承載抖能力。（5）繼續(xù)腔加大咳振動飯臺臺黨面的泳振動悟幅值芝，使迅結(jié)構(gòu)托變?yōu)闄C(jī)動獄機(jī)構(gòu)，若淋稍加庫荷載居就會右發(fā)生犧破壞宰倒塌充。目演錄一、正前言二、皂常用臘振動陶臺及棗特點(diǎn)三、挽組成鍵及工螺作原譯理四、紗加載偽設(shè)計五、說加載頃過程量及試薄驗方康法六、丈觀測治設(shè)計訪及反歪應(yīng)測牛量七、杜安全偷措施八、券振動軟臺試競驗實清例六、迫觀測親設(shè)計招及反帥應(yīng)測演量地震威模擬節(jié)振動押臺試瞞驗，騾一般竹需觀臂測結(jié)駝構(gòu)的有：加速尤度位移應(yīng)變盟反應(yīng)結(jié)構(gòu)歇的開肚裂部遼位裂縫培的發(fā)鋸展結(jié)構(gòu)揉的破重壞部轉(zhuǎn)位破壞兆形式目便錄一、疾前言二、框常用奸振動秋臺及攻特點(diǎn)三、粱組成勾及工粒作原宏理四、爐加載努設(shè)計五、撥加載柜過程啊及試飼驗方姜法六、岡觀測廉設(shè)計菠及反圾應(yīng)測趣量七、研安全鋤措施八、馳振動地臺試葉驗實翼例七、勸安全竟措施試件句設(shè)計怪時應(yīng)呼進(jìn)行吊裝晨驗算，避崗免試悔件在愉吊裝瘋過程森中發(fā)酷生破負(fù)壞.試件構(gòu)與振夾動臺浮的安靜裝應(yīng)牢固，對時安裝張螺栓供的強(qiáng)度被和剛絡(luò)度應(yīng)乳進(jìn)行購驗算。試驗川人員任在上我下振惜動臺痛臺面冰時應(yīng)侵注意昆臺面器和基監(jiān)坑地奶面之正間的間隙，防娃止發(fā)聲生墜出人或阿摔傷磚事故述。傳感遭器應(yīng)私與試羨件牢固促連接，并獲應(yīng)采改取預(yù)榨防掉級落的似措施燙，避婦免因紋振動爬引起架傳感鬼器掉食落或慢損壞兩。有可移能發(fā)他生倒名塌的遇試件冬，應(yīng)衰在振笛動臺嶺四周鋪設(shè)登軟墊，并界利用馳吊車企通過班繩索姓或鋼斯絲繩遭進(jìn)行照保護(hù)必，防胖止試題件倒職塌時都損壞爛振動若臺和計周圍情設(shè)備慎。進(jìn)忘行倒科塌試逐驗時臥，應(yīng)薄將傳謊感器怕全部縫拆除越、同酬時認(rèn)搏真做浪好攝涂像記陰錄工恥作。試驗治過程騎中應(yīng)則做好警戒蓮標(biāo)志，防巡壽止與轟試驗搬無關(guān)延的人芝員進(jìn)摩入試妙驗區(qū)柳。目統(tǒng)錄一、脫前言二、昌常用鼠振動貝臺及監(jiān)特點(diǎn)三、蝴組成儀及工喜作原顧理四、另加載牢設(shè)計五、漲加載身過程廳及試飾驗方咸法六、君觀測今設(shè)計挺及反溫應(yīng)測局量七、蒜安全臣措施八、捧振動帽臺試嗎驗實犬例八、釣振動危臺試陡驗實予例上海柿星海碰大廈計位于資江寧犬路普資陀路創(chuàng)口，級該大滑廈地絨下2層，瞇地上24層(局部25層)，立讓面從4層至20層開爆有巨聚大門辛洞。更由于豆受建紗筑造掌型的競限制謊，結(jié)膊構(gòu)采聯(lián)用門式綿結(jié)構(gòu)，兩險門框烈之間晨成20蜓°。試我驗?zāi)Ｒ\型為l:互25微粒肆混凝這土整慌體模歲型。銷通過意模擬桃地震誤振動融臺試聾驗研遠(yuǎn)究該盤結(jié)構(gòu)晌的自菜振頻語率、信振型擔(dān)，研侵究結(jié)甩構(gòu)在武遭受7度多甜遇、?；疚隽叶群秃庇鲋卣鹜饔脮r的附加速汽度、票位移咐和應(yīng)偷變反讓應(yīng)以毛及結(jié)丘構(gòu)的冒開裂優(yōu)、破奔壞部切位和謀破壞商形式機(jī)。上海洪星海訴大廈裳模型（1）模型榴設(shè)計脫與制友作結(jié)構(gòu)需動力簡模型惜設(shè)計疲時，第很難味完全項滿足釘模型質(zhì)與原讓型之兄間的專相似邀關(guān)系講。該伍試驗火主要壁研究僑地震耍時結(jié)成構(gòu)的考性能崇，因改此設(shè)柏計主啟要應(yīng)慰滿足抗側(cè)良力構(gòu)妻件相似顆關(guān)系朵。物理量相似系數(shù)物理量相似系數(shù)長度1/25彈性模量1/3.516時間0.075應(yīng)力1/3.516頻率13.333位移1/25密度1.0加速度7.110表1模型夸相似傾系數(shù)模型陪主體石采用微粒僑混凝怎土和鍍鋅吃鐵絲制作；墻、溫柱、企梁、王板等齡構(gòu)件追尺寸憤及配雕筋由相似油關(guān)系計算差得出；柱中逐縱向打鋼筋堤與箍客筋的痕連接榴采用焊錫仍焊接；梁、棍板中態(tài)配有點(diǎn)焊猴鐵絲帆網(wǎng)或鍍鋅捐鐵絲；由于攏模型蛇比例省較小貪，制堂作精廁度要謊求較釣高，認(rèn)因此學(xué)對施脂工精宵度有攻特殊讓要求葡。該憑模型外模采用攀有機(jī)娘玻璃槐板，批可以病在澆戶筑過院程中臂及時斗發(fā)現(xiàn)條問題功，保校證澆雪筑密唐實。內(nèi)模采用析泡沫疑塑料屆。使鉤用這秋種材速料易侄于拆脖模。（2）振動傅臺試倦驗方攻法①試用驗采辰用的偵波形上海街星海懲大廈殘場地書類別鎖為IV類場撇地土修。根雪據(jù)原虎型場訂地條獸件以光及原帳型結(jié)欲構(gòu)的蠶動力塞特性潑，輸入波形欲選用EL修-C牛en正t甘ro波、Sa先n-走Fe患rn之a(chǎn)n劉do波及宜擬合墳規(guī)范甲反應(yīng)駝譜的慰人工匹地震捎波。畏試驗馳時，算分為多遇逝地震、基本匪烈度萄地震和罕遇盈地震三種獨(dú)加速底度，星依次豪輸入上述塵三種廢波形。②測柏點(diǎn)布擠置沿模托型高鏟度在3個主艦軸方精向布墊置了23個加粘速度址傳感迅器。哀測量爹模型辣的加擔(dān)速度握反應(yīng)載，同外時布魚置了21片應(yīng)堅變片土，測競量模食型關(guān)食鍵部飄位主岔要構(gòu)著件的俱應(yīng)變諒反應(yīng)侍。（3）試脖驗結(jié)燃果①試逮驗現(xiàn)煙象②模擠型動阿力特慚性該結(jié)互構(gòu)的猜自振揮特性懷有以拍下特濤點(diǎn)：頻率序號123456頻率（Hz）9.76613.02139.71441.66743.62048.177阻尼比0.04230.05780.03190.02440.01390.0157振型形式斜向扭轉(zhuǎn)X向東塔Y東塔X西塔Y表2模型認(rèn)自振蘿頻率忽及阻屆尼比①模圖型的甲第一材振型五為斜向京振型。其潛他振勾型多閣為空間屬振型。②東雅、西佩塔樓郊有各拜自的廁局部棉振動悠，由賭于兩武塔樓勇的質(zhì)廈量和傳剛度血不完犧全一迫致(施工反和使蝦用所字至)，使觸兩塔不樓的