[發明專利]懸浮管體激勵試驗的試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201911146539.7
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110823492B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 張寧川;孫姎;趙梓含;周卓煒
• 申請（專利權）人: 中國交通建設股份有限公司;大連理工大學
• 主分類號: G01M7/08
• 分類號: G01M7/08
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 林秋雅;王蕓

本發明公開了一種懸浮管體激勵試驗的試驗裝置及試驗方法，試驗裝置包括懸浮管體模型以及位于模型一側的敲擊裝置；模型包括第一結構件和第三結構件，第一結構件用于提供模型的抗彎剛度，第三結構件套設于第一結構件上，用于提供模型的外形；敲擊裝置包括支架，支架上設有導軌以及能夠沿著導軌滑動的沖擊錘，沖擊錘與導軌之間還連接有彈性件；還包括有測量裝置，測量裝置能夠對敲擊時間、敲擊荷載和管體位移姿態參數進行測量；試驗方法包括制作懸浮管體模型；安裝懸浮管體模型；安裝敲擊裝置；布置各種測量裝置；注水至試驗水深；利用定位銷將沖擊錘固定至指定位置；松開定位銷，沖擊錘敲擊模型；采集敲擊過程中測量裝置的測量值，并進行分析。

技術領域

本發明涉及物理模型試驗技術領域，特別涉及一種懸浮管體激勵試驗的試驗裝置及試驗方法。

背景技術

準確測定水中懸浮管體的自振頻率和阻尼對研究其運動機理有重要意義，現有的激勵試驗大多僅局限于數值模擬，少數為物理模型試驗，物理模型試驗采用的方法包括敲擊法、共振法和脈動法，共振法需要較為龐大的起振機設備，運輸不方便；而脈動法對儀器的靈敏度有較高的要求，需大量的樣本數據，采集時間一般不少于15分鐘，跨徑較大，所需時間較長，雖對識別自振頻率較為有效，但對阻尼比的直接識別效果較差。敲擊法與其他方法相比，對環境噪聲的包容度較高，試驗過程不容易受影響，操作相對簡便。

但采用敲擊法進行物理模型試驗，也存在試驗精度不高的問題，主要體現在：

(1)選用的懸浮管體模型不能準確反映原型的彈性，大多僅采用一個較短的模型進行模擬，在模型誤差較大的情況下進行激勵試驗，不能真實反映懸浮管體整體的運動參數；

(2)現有敲擊裝置在敲擊完成后不能和模型快速分離，嚴重干擾了試驗結果；

(3)現有敲擊裝置不能得到沖擊荷載數值大小、沖擊時間等關鍵數據，無法建立沖擊荷載和模型運動參數之間的關系。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種懸浮管體激勵試驗的試驗裝置及試驗方法。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種懸浮管體激勵試驗的試驗裝置，包括懸浮管體模型以及位于所述模型一側的敲擊裝置；

所述模型包括第一結構件和第三結構件，所述第一結構件用于提供模型的抗彎剛度，所述第三結構件套設于所述第一結構件上，所述第三結構件用于提供模型的外形；

所述敲擊裝置包括支架，所述支架上設有導軌以及能夠沿著所述導軌滑動的沖擊錘，所述沖擊錘與所述導軌之間還連接有彈性件；

還包括有測量裝置，所述測量裝置能夠對敲擊時間、敲擊荷載和管體位移姿態參數進行測量。

本發明所述的懸浮管體激勵試驗的試驗裝置，在懸浮管體模型的制作上，同時考慮了幾何相似、質量相似和剛度相似，更加符合懸浮管體的實際情況，從而有助于得到更加準確的試驗結果，真實反映懸浮管體整體的運動參數，且通過不同的結構件來滿足不同的相似準則，既能夠降低對模型材料的要求，又便于對模型的各種相似性進行分別調節，從而有助于降低設計難度；通過設置導軌和沖擊錘，可以實現沿著既定路線的多次重復試驗，滿足試驗的定量和可重復性；通過設置彈性件，可以在完成敲擊之后，快速將沖擊錘和模型分離，減小沖擊錘對試驗結果的影響；最后通過設置測量裝置，可以對沖擊荷載、沖擊時間進行準確測量，可以建立沖擊荷載和模型運動參數之間的關系。

第一結構件用于提供懸浮管體模型的剛度，即：第一結構件的剛度與懸浮管體模型整體剛度之比達到了預設的范圍，使得可以認為懸浮管體模型整體剛度基本由第一結構件提供。具體的，可以使第一結構件的剛度與懸浮管體模型整體的剛度之比不低于95％。