[發(fā)明專利]非線性材料結構運行模態(tài)振型測試系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103226053A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設計）人: 邱玲;葉志才;王山山
• 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: 李紀昌

技術領域：

本發(fā)明涉及結構動力學測試系統(tǒng)，特別是涉及非線性材料結構運行模態(tài)振型測試系統(tǒng)。

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背景技術

非線性材料廣泛應用于工程結構中，非線性材料結構因其特有的力學特性使其具有很好的適用性。如橡膠是一種高分子化合物,?其固有的粘性性能,?使其在變形時具有內摩擦和滯后特性,?這些特性使得機械能轉化為熱能而消耗掉，在較小的應力下變形大,?非線性特性明,?這就是橡膠被用于減振降噪時的阻尼性能。鋼纖維混凝土是性能優(yōu)良且應用廣泛的新型復合材料,?也是一種非線性材料。它能較大幅度地提高混凝土的抗拉、抗折、抗剪強度、延性、抗沖擊性和抗變形能力,被廣泛應用在道路、橋梁、建筑及水利等工程中。運行模態(tài)振型是結構在實際邊界條件下結構的真實振動形狀，可有效地反映出結構中存在的異常部分。因此可進一步作為結構健康診斷、結構動力優(yōu)化設計的依據。本發(fā)明針對非線性材料結構的特點，采用非接觸測試技術，可測試出符合實際情況的非線性材料結構運行模態(tài)振型，進一步可為非線性材料結構的健康診斷及動力優(yōu)化設計提供技術支撐。

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發(fā)明內容：

要解決的技術問題

本發(fā)明解決的技術問題為可測試出非線性材料結構運行模態(tài)振型。

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技術方案

一種非線性材料結構運行模態(tài)振型測試系統(tǒng)，其特征在于由非線性材料結構試件、振動臺、基座、激光測振儀組成；非線性材料結構試件與基座一端固定聯(lián)接，基座另一端與振動臺固定在一起；振動臺產生一定頻率的等幅激勵。。

所述的振動臺為機械式振動臺、液壓式振動臺、電動式振動臺。

所述的非線性材料結構為由具有幾何或材料非線性特性的復合復合材料，如橡膠、鋼纖維混凝土等材料組成的結構。

具體說明：

本發(fā)明包括非線性材料結構試件、振動臺、基座、激光測振儀。振動臺產生一定頻率的掃頻與定頻等幅激勵。非線性材料結構試件與基座一端固定聯(lián)接，基座另一端與振動臺固定在一起。激光測振儀為非接觸式掃描激光測振儀，不對非線性材料結構產生附件質量影響。當振動臺對非線性材料結構試件激勵時，激光測振儀可測試試件上各測點振動的速度。由此激光測振儀可測試出非線性材料結構試件在不同頻率激振下的運行模態(tài)振型。本發(fā)明所述的結構為結構動力學中結構的概念，非線性材料結構為橡膠或鋼纖維混凝土等材料組成的結構。所述的振動臺為機械式振動臺、液壓式振動臺、電動式振動臺。所述的激光測振儀為非接觸式掃描激光測振儀。

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有益效果??

本發(fā)明由振動臺對非線性材料結構試件施加一定頻率、幅值恒定的激勵，使非線性材料結構試件產生一個穩(wěn)態(tài)振動，由非接觸式掃描激光測振儀記錄結構不同位置的振動速度，從而給出整個非線性材料結構的運行模態(tài)振型。本發(fā)明操作簡單，維修方便，并將傳統(tǒng)的測試方法和現代測試技術定量化的特點相結合，可給出非線性材料結構的運行模態(tài)振型，并可定量地給出結構上關鍵點振動速度的具體量值。測試系統(tǒng)可廣泛應用于非線性材料結構運行模態(tài)振型的測試。

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附圖說明：

圖1為本發(fā)明非線性材料結構的運行模態(tài)振型測試系統(tǒng)實施方式的剖視圖；

其中：1-振動臺；2-基座；3-非線性材料結構試件；4-激光測振儀。

圖2為在激勵幅值5m/s²時橡膠材料有橫縫拱壩模型第一階運行模態(tài)振型圖。

圖3為在激勵幅值5m/s²時橡膠材料有橫縫拱壩模型第二階運行模態(tài)振型圖。

圖4為在激勵幅值5m/s²時橡膠材料有橫縫拱壩模型第三階運行模態(tài)振型圖。

五、具體實施方式

實施例1

圖1所示本發(fā)明非線性材料結構的運行模態(tài)振型測試系統(tǒng)包括非線性材料結構試件3、振動臺1、基座2、激光測振儀4。非線性材料結構3試件與基座2一端固定聯(lián)接，基座2另一端與振動臺1固定在一起。振動臺1產生一定頻率的等幅激勵。激光測振儀4為非接觸式掃描激光測振儀，激光測振儀可測試試件在振動過程中不同點的振動速度，再由不同點的振動速度給出整個試件的運行模態(tài)振型。因此可測試出非線性材料結構試件在不同頻率激振下的運行模態(tài)振型。本實施例中：振動臺1為蘇州實驗儀器總廠生產的DYS-300-2-60電動振動臺。試件3為橡膠材料有橫縫拱壩模型。激光測振儀為德國POLYTEC公司生產的PSV-I-400型非接觸掃描式激光測振儀。

采用橡膠材料有橫縫拱壩模型作為非線性材料結構試件。實驗時電動振動臺首先進行掃頻振動，在掃頻激勵非線性材料結構試件振動響應的頻響函數上確定結構的前三階固有頻率。然后電動振動臺在每一階固有頻率進行定頻激振，激勵幅值均為5m/s²。由此確定的對應每階固有頻率處的結構共振響應即為結構的運行模態(tài)振型。圖2為在激勵幅值5m/s²時橡膠材料有橫縫拱壩模型第一階運行模態(tài)振型圖。圖3為在激勵幅值5m/s²時橡膠材料有橫縫拱壩模型第二階運行模態(tài)振型圖。圖4為在激勵幅值5m/s²時橡膠材料有橫縫拱壩模型第三階運行模態(tài)振型圖。測試系統(tǒng)除可給出非線性材料結構整個試件的運行模態(tài)振型，還可給出試件上每個測點的具體響應數值。