[發明專利]一種用于測量繩索阻尼參數的實驗方法

有效

• 申請號: 201710584399.6
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107356419B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 林麒;彭苗嬌;陳浪
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

1.一種用于測量繩索阻尼參數的實驗方法，其特征在于包括以下步驟：

1)將張力傳感器和相機的數據線連接到計算機上，利用計算機中的張力采集系統和相機拍攝軟件分別記錄繩索預緊力和振動位移；

2)先將花籃螺絲與張力傳感器分別安裝固定在實驗臺架兩側，再將被測試的繩索張緊在花籃螺絲與張力傳感器之間，保證繩索在水平、無垂度、無風的條件下進行阻尼實驗；

3)調整相機，使相機的透鏡軸與繩索處于同一水平面上，對準繩索拍攝點；接著打開補光燈，調節相機焦距、采樣頻率和分辨率；

4)預緊力調節；

5)施加激勵，具體方法為：在繩索中央懸掛重物，保證重物靜止不搖晃；打開補光燈，先提前幾秒開始拍攝，再用剪刀剪斷懸掛重物的繩索；

6)視頻剪輯；

7)數據處理，具體方法為：利用PS軟件逐幀測量繩索振幅最大處的位移，得到振動衰減曲線圖，根據對數衰減法，求出阻尼比，數據處理基于對數衰減法；

8)重復性試驗。

2.如權利要求1所述一種用于測量繩索阻尼參數的實驗方法，其特征在于在步驟3)中，所述采樣頻率為＞500Hz，分辨率為＞1024×128。

3.如權利要求1所述一種用于測量繩索阻尼參數的實驗方法，其特征在于在步驟4)中，所述預緊力調節的方法為旋緊花籃螺絲，直至繩索張力達到目標值。

4.如權利要求1所述一種用于測量繩索阻尼參數的實驗方法，其特征在于在步驟6)中，所述視頻剪輯的方法為：截取繩索開始振動至完全停止的視頻，并保存，所述保存采用適當的格式保存。

5.如權利要求1所述一種用于測量繩索阻尼參數的實驗方法，其特征在于在步驟7)中，所述基于對數衰減法的計算公式如下：

繩索位移y振動衰減的表達式為：

y＝y₀exp(-ζω_nt)sinω_dt (1)

其中阻尼不為零時的固有頻率為：

如果繩索位移在t＝t_i時刻的響應為y_i，且在t＝t_i+2πr/ω_d時刻的響應為y_i+r，那么根據式(1)得：

特別地，假定y_i對應時間函數的一個峰值，幅值為A_i，且y_i+r對應時間響應中第r個周期后的峰值，幅值為A_i+r；根據式(2)、(3)得：

則其對數衰減率為：

由式(5)得阻尼比的表達式為：

6.如權利要求1所述一種用于測量繩索阻尼參數的實驗方法，其特征在于在步驟8)中，所述重復性試驗的方法為：重復步驟4)～6)，重新調節預緊力，控制預緊力在目標值±0.5N范圍內；做5次重復性試驗，對得到的數據取平均值作為繩索阻尼比。

7.如權利要求1所述一種用于測量繩索阻尼參數的實驗方法，其特征在于采用的實驗裝置設有花籃螺絲、張力傳感器、計算機、相機、重物和實驗臺架；所述花籃螺絲與張力傳感器分別安裝固定在實驗臺架兩側；所述花籃螺絲和張力傳感器兩端上設有繩索，利用張力傳感器測量繩索的預緊力；在繩索的中央懸掛重物以加載，通過剪斷懸掛重物的繩索以釋放載荷，對張緊的繩索實施瞬間激勵，利用相機記錄繩索振動時最大振幅處隨時間的位移變化，繼而對繩索振動視頻進行圖像處理和數據分析，得出與繩索阻尼特性相關的參數及其規律；

將張力傳感器和相機的數據線連接到計算機上，利用計算機中的張力信號采集系統和相機拍攝軟件分別記錄繩索預緊力和振動位移。

8.如權利要求7所述一種用于測量繩索阻尼參數的實驗方法，其特征在于所述相機采用高速相機。