[發明專利]框架結構動力特性及響應對比實驗裝置

有效

• 申請號: 201110213020.3
• 申請日: 2011-07-28
• 公開（公告）號: CN102359853A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 杜成斌;于國軍;沈方偉;孫立國;雷冬
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及結構動力學實驗，尤其是涉及一種框架結構動力特性及響應對比實驗裝置。

?背景技術

現有的框架結構動力特性及響應實驗裝置大多是針對無附加控制裝置的框架結構而設計的。而在結構動力學振動控制實驗中，對采取振動控制措施、安裝振動控制裝置后的框架結構動力特性及響應的認識是非常重要的。目前即使有安裝振動控制裝置的框架結構動力特性及響應實驗裝置，也只是針對某一種或兩種控制方式，并且沒有將控制框架與參照框架結構動力特性及響應進行對比，不能更好地說明有控制裝置框架結構的特點及動力特性及響應。

?發明內容

技術問題：本發明解決的問題為將控制框架與參照框架結構包含在一個動力特性及響應對比實驗裝置中，直觀地將控制框架與參照框架結構同時進行動力特性及響應對比和檢驗。

?技術方案：

本發明的框架結構動力特性及響應對比實驗裝置，它主要包括參照框架、控制框架、框架連接底板、滑輪組、導軌、底板、激勵及傳動系統、數據采集及控制系統、水槽、紅色水體；參照框架與控制框架并列連接在一個框架連接底板上；框架連接底板通過滑輪組、導軌與底板連接；激勵及傳動系統與框架連接底板通過螺栓連接；數據采集及控制系統與參照框架、控制框架連接；水槽中盛有紅色水體，并粘接在參照框架與控制框架上；所述的激勵及傳動系統由振幅調節盤、電機轉子孔振幅調節曲槽、電機、電機調速器、旋轉傳力桿、框架傳力拉桿、傳力拉桿底座組成；電機轉子孔與振幅調節曲槽位于振幅調節盤上；電機轉子孔與電機通過鍵連接；旋轉傳力桿一端采用活動螺桿連接振幅調節曲槽，另一端采用活動螺桿連接框架傳力拉桿；框架傳力拉桿穿過傳力拉桿底座，傳力拉桿底座和電機通過螺栓固定在底板上；框架傳力拉桿與框架連接板通過拉桿調節螺母連接；所述的參照框架由框架柱、上框架板、下框架板、柱腳板、框架連接底板組成；所述的控制框架由框架柱、上框架板、下框架板、柱腳板、框架連接底板、磁流變阻尼器、單擺質量球、橡膠隔震墊組成；磁流變阻尼器一端依次與力傳感器、磁流變阻尼器支架通過螺紋連接，另一端依次與磁流變阻尼器連接板、框架板通過螺栓連接；單擺質量球與上框架板通過單擺線連接；橡膠隔震墊上端與柱腳板通過螺栓連接，下端與框架連接底板通過螺栓連接；所述的數據采集及控制系統由電荷放大器及數據采集及控制卡、電流控制器、計算機及控制軟件系統、加速度傳感器、力傳感器組成。

控制框架與參照框架結構動力特性及振動響應的直觀對比可以通過觀察兩個水槽中紅色水體的激蕩程度判斷。控制框架與參照框架結構動力特性及響應的定量對比可通過實測實驗數據得到，所需對比信號由加速度傳感器采集，經傳感器數據線傳輸至電荷放大器、數據采集及控制卡（A/D轉換器、控制器、D/A轉換器，數字I/O、編碼器、2路可編程PWM、PCI接口等的集成，可采用東華DH5920數據采集系統及Quanser公司的HIL控制卡的Q8系列）、計算機及控制軟件系統（可采用東華數據分析軟件及Quanser公司開發的WINCON實時控制軟件），對所采集的數據進行分析（安裝使用磁流變阻尼器時，需控制卡、控制軟件以及電流控制器同時工作）。

本發明可用于比較控制框架與參照框架結構在動力加載裝置（電機、振幅調節盤、旋轉傳力桿、框架傳力拉桿、框架連接板）的作用下在導軌上水平同步運動時，兩種框架結構的不同層的響應。當框架連接底板在動力加載裝置確定的水平作用下運動時，參照框架結構的響應始終是確定的，而控制框架結構在安裝不同控制裝置以及控制裝置的不同組合方式情況下，振動響應各不相同，由此可說明控制框架與參照框架結構具有不同的動力特性的響應。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、本發明采用控制框架與參照框架結構包含在一個動力特性及響應對比和檢驗的實驗中，可以直觀（觀察紅色水體的激蕩程度）、定量（數據采集系統采集、分析振動響應信號）地體現控制框架與參照框架結構動力特性及響應，并且本發明具有結構設計簡單、價格低廉、維護方便、操作簡易的優點。

2、本發明的框架結構為結構動力學中的基本結構概念，在建筑物和構筑物中其骨架作用并承受動荷載的重要部分，包含了框架柱、框架板典型結構。

3、振幅調節盤上的振幅調節曲槽設置可以實現控制框架與參照框架結構的不同振幅振動，并且振幅調節具有連續性。傳力拉桿底座是為框架傳力拉桿提供了一個水平自由度的裝置，有效實現了控制框架與參照框架結構只在一個水平自由度的同步振動。