振源与地震模拟振动台课件

1、振源,1,PPT学习交流,在各种振动试验中，都需要振源来激发测试对象，使测试对象产生振动，没有振源，也就谈不上振动，更谈不上振动测试。很多振动分析方法是根据振源的特点发展而来的，振源对振动测试有着独特的作用。,2,PPT学习交流,1、振源和激振方法的分类,根据振源产生的原因可分为：天然振源和人为振源。 根据振源激振部位可分为上部激振法和基底激振法。上部激励法有初位移法、初速度法、设备运行法（如行车行走、桥梁上的火车、汽车运行等）。下部激振法如地震、爆破、环境脉动等。 根据激振持续时间可分为：瞬态激振法和稳态激振法。,3,PPT学习交流,2、振源对激励对象的影响因素,振源对激励对象的影响有三个因

2、素比较重要：振源类型、持续时间、频率范围。 振源类型：主要是从振动信号的角度来说的，如确定性的、随机的等。 持续时间：同样的振动，持续时间的长短可对激励对象造成不同的后果。 频率范围：激励在激励频率范围内频谱曲线的分布。例如，对建筑物而言，人工振源引起建筑物破坏时，频率范围大多在1.0Hz-150Hz；地震之类的天然振源引起建筑物破坏时，频率范围多在0.1Hz-30Hz。风激励产生的影响多在0.1-2Hz,4,PPT学习交流,3、人为振源,3.1 机械式激振器和偏心式起振机 3.2 电动力式振动台和激振器 3.3 力锤 3.4 地震模拟振动台 3.5 车辆振动 3.6 爆破 3.7 张拉释放

3、3.8 人体晃动,5,PPT学习交流,3.1 机械式激振器和偏心式起振机,由变速电机和恒速电机通过各种变速机构驱动一个大的质量块产生惯性力从而激起被测对象的振动。 可以出几十上百吨的激振力，且造价比较低、使用和维护都较方便。不过激励波形的失真度比较大。 使用频率范围一般是零点几个Hz到几十Hz。 用于原型结构物（如大坝、桥梁）的动力特性实验。,6,PPT学习交流,机械式激振器,7,PPT学习交流,偏心式起振机,8,PPT学习交流,3.2 电动式振动台和激振器,利用电磁感应原理来产生激振力。一套完整的振动台和激振设备还需要信号源、功率放大器、控制器、冷却设备、测量仪表等配套设备。 体积和重量远小

4、于机械式，且便于控制，工作频带宽（几个Hz到上千Hz），因此被广泛用于各种振动试验当中，尤其是在测力法的实验模态分析当中更是应用广泛。 工作频带一般从几Hz到几千Hz，最大出力可达几十KN，最大位移一般是几十个毫米。目前已有三向六自由度的电动式振动台。,9,PPT学习交流,电动力式振动台的结构,10,PPT学习交流,几种电动式振动台,单向电动式振动台及其水平滑台,11,PPT学习交流,三轴多自由度电动式振动台,12,PPT学习交流,电动力式激振器,13,PPT学习交流,电动力式激振器,14,PPT学习交流,3.3 冲击力锤(impact hammer),15,PPT学习交流,常用锤头材料及使用

5、范围,16,PPT学习交流,3.4 地震模拟振动台,地震模拟振动台是20世纪60年代由于抗震研究的发展需要而发展起来的一种实验设备，有机械式（已淘汰）、电磁式、液压式。以液压式应用最为广泛。本节以液压式为例介绍。,17,PPT学习交流,1进行各类建筑物模型的动力特性试验； 2进行各类建筑物模型在地震作用下的破坏机理的 研究； 3进行各类建筑物模型的抗震措施的研究； 4进行各种机电设备和设施的耐震试验研究； 5进行各类机电产品的振动例行试验； 6进行家庭用具和人体在地震作用下的反应研究； 7在娱乐场所进行地震宣传的科普教育。,地震模拟振动台的用途,18,PPT学习交流,地震模拟振动台结构（液压）

6、,19,PPT学习交流,中国地震局工程力学研究所地震模拟振动台,20,PPT学习交流,北京工业大学九台阵系统,21,PPT学习交流,重庆公路所台阵,22,PPT学习交流,发展趋势,多自由度 大型化。日本建有15m 15m的地震模拟台。 台阵。由多台较小的地震模拟台构成，可以做桥梁等长大结构的的抗震实验。,23,PPT学习交流,3.5 车辆振动,车辆振动常用于公路桥、铁路桥、及结构物的振动测试。 桥梁振动实验中，通过采集车辆以不同速度通过桥梁时桥梁的振动信号来分析桥梁的自振频率、阻尼、振幅、振型、冲击系数等参数。,24,PPT学习交流,3.6 爆破,爆破可分为岩塞爆破、地下爆破、工业爆破、核爆破

7、、勘探爆破等。 爆破在工程结构的抗震实验研究、地球物理勘探、爆破影响场研究以及各种军事目的研究中常被用作振源。,25,PPT学习交流,3.7 张拉释放,给结构物一个拉力，然后将拉力突然释放，使结构自由振动，求取结构自振频率、阻尼、动力放大系数。,1.钢索 2.花兰螺栓 3.力传感器 4.保护钢索 5.被测结构 6. 拾振器,26,PPT学习交流,3.8 人体晃动,对于高柔结构，人体晃动可作为一种振源，利用人体晃动的频率变化可以激起结构的前几阶振型。,27,PPT学习交流,4、天然振源,4.1 地震 4.2 场地微振动（脉动） 4.3 风、火山爆发、泥石流等,28,PPT学习交流,4.1 地震,

8、地震是突发性振源，可以激起场地、结构物的振动。其特点是偶然性强，振幅变化大、频率成分丰富。 地震作为一种自然灾害给人类造成极大危害，不过地震观测记录留下的大量资料对很多研究具有重要的价值。由于地震具有很大的偶然性，所以并不是工程振动测试的理想振源。,29,PPT学习交流,4.2 场地微振动（脉动）,场地微振动被认为是由各种无定向振源激发的各种波随机集合而成。 地微振是工程振动测试中的常用振源，一般认为地微震是一种平稳随机的振动，一些分析方法就是针对地微震的特点发展而来的。 地微振的频率范围较宽，长周期成分主要是由较远距离的振源、海浪、强台风、强气流、地球内部构造的变动激发产生的，短周期成分一般是近距离的人为振源激发产生的。 由于场地微振动随时随地都是存在的，因此这是工程上的一种重要振源，对于一些超大型的结构物，人工方法极难有效地激起结构物的振动，因此场地微振动成为了唯一可以有效利用的振源。,30,PPT