(10)申请公布号 CN 102426086 A (43)申请公布日 2012.04.25
C N 102426086 A
*CN102426086A*
(21)申请号 201110360106.9(22)申请日 2011.11.15
G01M 5/00(2006.01)G01M 7/08(2006.01)G01M 7/02(2006.01)
(71)申请人河海大学
地址210098 江苏省南京市鼓楼区西康路１
号(72)发明人王山山 邱玲 杨海霞 徐敏(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限
公司 32200
代理人
李纪昌(54)发明名称
本发明涉及结构动力学测试系统，特别是涉及单层框架结构动刚度测试系统。一种单层框架结构动刚度测试系统，其特征在于由单层框架结构、激振器、传感器、动态数据采集与分析仪组成。单层框架结构由基础、第一立柱、第二立柱、顶板组成。立柱与顶板间通过螺栓联接。激振器对单层框架结构施加一个冲击力，使单层框架结构产生自由衰减振动。传感器记录单层框架结构产生的自由衰减振动。动态数据采集与分析仪对传感器记录的信号进行放大、处理，并计算出结构的动刚度。本发明可测试出符合实际情况的单层框架结构动刚度。(51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页
1.一种单层框架结构动刚度测试系统，其特征在于由单层框架结构、激振器、传感器、动态数据采集与分析仪组成；其中单层框架结构由结构基础、第一立柱、第二立柱、顶板组成，其中结构基础与顶板通过第一立柱和第二立柱固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种单层框架结构动刚度测试系统，其特征在于所述的激振器为力锤、机械式激振器、液压式激振器、电动式激振器。
3.根据权利要求1所述的一种单层框架结构动刚度测试系统，其特征在于所述的传感器为动态位移传感器、动态速度传感器、动态加速度传感器。
单层框架结构动刚度测试系统
[0001] 技术领域：
本发明涉及结构动力学测试系统，特别是涉及单层框架结构动刚度测试系统。[0002]
背景技术
[0003] 单层框架结构广泛应用于厂房、桥梁、码头等建筑物或构筑物结构中。这些结构往往会受到地震、车辆运行、船舶撞击等动荷载的作用。因此其动刚度就成为结构优化设计、结构安全运营管理的一个重要参数。传统的单层框架结构动刚度都是首先将结构高度简化后得到，与实际结构的动刚度相差很大。近年来研究出的单层框架结构动刚度理论经验公式，考虑到了一些实际结构因素，提高了单层框架结构动刚度的精度，但与实际情况仍有一定的差别。本发明完全针对实际结构，可测试出符合实际情况的单层框架结构动刚度，进一步可为结构的优化设计和安全运营管理提供技术支撑。
[0004] 发明内容：
要解决的技术问题
本发明解决的技术问题为可测试出单层框架结构动刚度的实际精确值。
[0005] 技术方案
一种单层框架结构动刚度测试系统，其特征在于由单层框架结构、激振器、传感器、动态数据采集与分析仪组成；其中单层框架结构由结构基础、第一立柱、第二立柱、顶板组成，其中结构基础与顶板通过第一立柱和第二立柱固定连接。
[0006] 所述的激振器为力锤、机械式激振器、液压式激振器、电动式激振器。
[0007] 所述的传感器为动态位移传感器、动态速度传感器、动态加速度传感器。[0008] 具体说明：发明包括单层框架结构、激振器、传感器、动态数据采集与分析仪。单层框架结构由基础、第一号立柱、顶板、第二立柱组成。激振器对单层框架结构施加一个冲击力，使单层框架结构产生自由衰减振动。传感器记录单层框架结构产生的自由衰减振动。动态数据采集与分析仪对传感器记录的信号进行放大、处理，并计算出结构的动刚度。[0009] 本发明所述的结构为结构动力学中结构的概念，是建筑物或构筑物中起骨架作用并承受荷载的部分。所述的激振器为力锤、机械式激振器、液压式激振器、电动式激振器。所述的传感器为动态位移传感器、动态速度传感器、动态加速度传感器。
[0010] 有益效果
本发明由激振器对单层框架结构施加一个冲击荷载，使单层框架结构产生一个自由衰减振动，由传感器记录结构的自由衰减振动，动态数据采集与分析仪对自由衰减振动曲线进行处理，可得结构振动的基阶频率，根据结构振动的基阶频率可进一步计算出单层框架结构的动刚度。本发明操作简单，维修方便，并将传统的测试方法和现代测试技术定量化的特点相结合，可定量地给出实际单层框架结构的动刚度。测试系统可广泛应用于实际单层框架结构动刚度的测试。
[0011]
附图说明：
图1为本发明单层框架结构动刚度测试系统实施方式的剖视图。
[0012] 其中：1-结构基础；2-第一立柱；3-激振器；4-顶板；5-第二立柱；6-动态数据采集与分析仪；7-传感器。
[0013] 图2为不同顶板厚度结构动刚度理论值与实测值比较图。
[0014] 五、具体实施方式
实施例1
图1所示结构基础、第一立柱2、第二立柱5与顶板4构成单层框架结构。激振器3对单层框架结构施加一个冲击荷载，使单层框架结构产生自由衰减振动。传感器7记录结构产生的自由衰减振动。动态数据采集与分析仪6对自由衰减振动曲线进行处理，可得结构振动的基阶频率，根据结构振动的基阶频率可进一步计算出单层框架结构的动刚度。本实施例中：激振器3为江苏联能电子技术有限公司生产的CL-YD-302力锤。传感器为江苏联能电子技术有限公司生产的CA-YD-103型压电晶体加速度计。动态数据采集与分析仪6为江苏东华测试技术有限公司生产的DH5920并行动态数据采集与分析仪。
[0015] 立柱采用800mmx12mmx12mm钢质立柱。顶板为长460mm、宽80mm的钢板。顶板的厚度分别为5.5mm、9.5mm、11.3mm、15.5mm、20.0mm、25.0mm、31.0mm。立柱与顶板之间用螺栓连接。当顶板厚度为5.5mm时，测试得到的结构动刚度为8040N/m；当顶板厚度为9.5mm 时，结构动刚度为10762N/m；当顶板厚度为11.3mm时，结构动刚度为11607N/m；当顶板厚度为15.5mm时，结构动刚度为12185N/m；当顶板厚度为20.0mm时，结构动刚度为12441N/ m；当顶板厚度为25.0mm时，结构动刚度为13839N/m；当顶板厚度为31.0mm时，结构动刚度为13939N/m。顶板不同厚度时，由经验公式计算的理论值与实测值的比较见表1。从表中可见结构动刚度的理论值与实测值之间有15.7%-31.6%的差异。实验结果也进一步说明单层框架结构动刚度测试系统可有效地测试结构的实际动刚度。
[0016] 表1 不同顶板厚度结构动刚度理论值与实测值比较
顶板厚度(mm) 5.59.511.315.520.025.031.0
理论动刚度(N/m)10010141621490115661159431606716130
实测动刚度(N/m)8040107621160312185124411383913939
动刚度差(%)-24.5-31.6-28.4-28.5-28.2-16.1-15.7
图1
图2
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