文档介绍：土木工程结构动载试验
本讲稿第一页，共五十七页
五、结构动载试验
强烈的振动将使结构的内力和变形均很大，从而使其发生严重的破坏。
桥梁、高层建筑、屋盖、冷却塔等
引起结构振动的动力源一般可分为三种:
固定源：机械设备等（风力特性参数。 P139
当结构发生共振时，用拾振器同时测量结构各部位的振动信号，比较各测点的振幅和相位，即可得到该频率下的振型图。
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结构动力特性的试验测定
五、结构动载试验
[振动荷载法]
结构频率扫描时间历程曲线
本讲稿第十九页，共五十七页
本讲稿第二十页，共五十七页
本讲稿第二十一页，共五十七页
什么是模态？
模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。
如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。
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方形平板的各阶模态及其对应的频率
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结构动力特性的试验测定
五、结构动载试验
[振动荷载法]
共振曲线
当采用偏心式激振器时，激振力与其频率的平方成正比。当偏心块旋转频率逐渐增大，其激振力也随之增加，这样就破坏了共振所引起被测物振动幅值增大的“纯洁”性。解决的方法是在绘制共振曲线时将其纵坐标更改为A/ω2
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结构动力特性的试验测定
五、结构动载试验
[振动荷载法]
共振曲线
带宽法、半功率法求结构的阻尼
衰减系数
阻尼比
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结构动力特性的试验测定
五、结构动载试验
[振动荷载法]
注意：
振动荷载（即激励器）的安装方向和位置要根据试验结构的具体情况而定。通常，整体结构（高层建筑等）的动荷载试验在水平方向上激振，板和梁的动荷载在垂直方向激振。
激振器不能布置在某阶模态的节点上。
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优点：对于较复杂的动力问题，可得到若干个固有频率。
缺点：需专门的激振器。
结构动力特性的试验测定
五、结构动载试验
[振动荷载法，强迫振动法]
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结构动力特性的试验测定
五、结构动载试验
[脉动法、环境随机振动法]
脉动法通常用于测量整体建筑物的动力特性，这种方法不用专门的激振设备，而是通过测量建筑物由于外界不规则的干扰而产生的微小振动，即“脉动”，来确定建筑物的动力特性。脉动信号极其微弱，一般只有几微米到几百微米
环境带来的脉动，影响因素众多：地面脉动、风载荷脉动、车辆和机械振动等。
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结构动力特性的试验测定
五、结构动载试验
[脉动法、环境随机振动法]
注意：
当外界脉动的卓越频率接近建筑物一阶频率时，建筑物的脉动图中，一阶模态的分量必然占主导作用。
若外界频率接近二阶或三阶频率时，其对应模态将其主导作用。
为得到建筑物整体振动特性，应沿高度或水平方向同时布置测量仪器。若仪器数量不足，可固定一台，作相位参考。
为全面反映地面不规则运动的脉动，仪器应有足够的频响范围。
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结构动力特性的试验测定
五、结构动载试验
[脉动法、环境随机振动法]
分析方法：
主谐量法
统计法
频谱分析法、功率谱分析法
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结构动力特性的试验测定
[脉动法、环境随机振动法]____主谐量法
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结构动力特性的试验测定
[脉动法、环境随机振动法]____频谱分析法、功率谱分析法
五、结构动载试验
研究振动的某个物理量（如幅值）与频率之间的关系称之为频谱分析。 它是将振动的时间域信号变换到频率域上进行分析。（傅立叶变换，FFT）
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结构动力特性的试验测定
[脉动法、环境随机振动法]____频谱分析法、功率谱分析法
五、结构动载试验
通过振幅谱可以确定各阶主频率的大小，但是对应振动形态还不清楚。
可以将某一观测点做为参考信号，其他各点分别与它作互相关分析，求出各测点间的相位关系。
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[脉动法、环境随机振动法]____频谱分析法、功率谱分析法
例子:
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