[发明专利]结构激振试验新装置

说明书

技术领域

本发明属于结构试验领域，特别涉及多自由度结构系统各阶固有频率及其主振型的测定试验，可用于测定由两个及两个以上的独立坐标来描述的振动模型的各阶固有频率及其主振型。

背景技术

实际工程中的许多振动都可以简化抽象为由两个及两个以上的独立坐标来描述的振动模型，这就是多自由度系统振动问题，为此通过测定多自由度系结构统各阶固有频率及其主振型具有非常现实的工程意义。目前的主要试验装置是传统的力学多功能试验台。

传统的试验台模型是将两个或三个集中质量钢块固定在钢丝绳上，用不同的重量的质量块来调整钢丝绳的张力，固定在钢丝绳上的集中质量钢块在铅垂平面内沿垂直方向运动时，钢丝绳的张力相当于一个弹簧，忽略钢丝绳的质量，整个系统就简化为多自由度系统振动的力学模型。然后通过磁力激振测定系统的固有频率和主振型。

但是传统的力学试验台模型存在以下不足：

1、振型不直观。力学试验台模型质点和钢丝为水平布置，激振后所产生的振型为水平振型，与工程实际情况的振型为竖直振型不一致，不利于学生直观理解。

2、激振点不符合工实际情况情况。传统的力学试验台模型装置是直接对某个质点(质量块)激振，而工程实际中的震动往往是从结构底部即基础开始，然后通过剪力分配向上传递，根据不同的震动频率产生不同的振型。传统的力学试验台模型装置容易给学生产生误导。

3、试验效果难于把握。传统的力学试验台装置在试验过程中钢丝的张力靠质量块来调节，从而实现其器弹簧的效果，且其激振是靠磁力来实现，这就导致在实验过程中如果钢丝太紧，磁力不够无法实现激振，若钢丝太松则磁力易将质点吸住也不能实现试验，这就使得试验效果很难把握。

发明内容

本发明目的是为了公开一种能克服上述缺点、易于操作、与工程实际接近且能达到理想效果的多自由度结构系统各阶固有频率及其主振型的测定试验新装置。

为实现上述发明的目的可以通过以下技术方案实现：该试验装置包括两个或三个集中质量块，两段或三段联系杆，一个刚性底座，一个非接触性磁力激振器，一个激振信号源。

试验装置是竖直布置，集中质量块固定在联系杆上，联系杆又固定在刚性支座上，非接触性磁力激振器和激振信号源分别与刚性支座相连，固定在联系杆上的集中质量块在铅垂平面内沿水平方向运动时，联系杆相当于一个弹簧，忽略联系杆的质量，则整个系统就可以简化为多自由度系统振动的力学模型

上述试验装置的工作原理是：通过激振信号源向非接触性磁力激振器发射激振信号，通过非接触性磁力激振器对刚性底座发射简谐力的激励使得系统发生振动，则振动响应是其主振型的叠加当激振力的频率与系统的某一阶固有频率相同时，系统就发生共振响应，这时候系统的振动响应就是这阶固有频率的主振型，而其它振型的影响可忽略不计，通过共振现象来判定多自由度系统的固有频率，并观测系统的主振型。

上述集中质量块可以是钢块，也可是有一定质量的橡胶、玻璃块等，其形状可以为圆形也可以为方形，其主要作用是模拟系统的质点自由度，各质量块之间必须用联系杆相互联系形成多自由度振动系统。

上述联系杆有两种形式，一是质量较轻、刚度适中的钢丝，二是质量很轻的柔性材料，比如线。联系杆的主要作用是将各质量块相互联系成整体，形成多自由度振动系统。联系杆必须质量很轻，在激振过程中可忽略其质量。

上述刚性底座是刚性较大的钢块，其尺寸大小可根据整个试验装置大小确定，其主要作用是固定整个多自由度激振系统，并接受非接触性磁力激振器发出的简谐力的激励，并将简谐力传递到整个系统，使得系统发生共振。

上述非接触性磁力激振器可根据试验要求定制，其主要作用是接收激振信号源发出的频率，并向刚性底座发出简谐力的激励使系统发生振动。

上述激振信号源可根据实验要求所需要的频率定制，其主要作用是向非接触性磁力激振器发射激振信号。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、振型直观：该试验装置各质量块是沿竖直方向布置，在振动过程中是在铅直平面内水平运动，其共振过程中产生的振型与一般工程及教材所述振型完全一样，易于学生理解比对。

2、激振情况完全符合工程实际：通该装置是对刚性底座进行激振，与工程中振动信号往往发生在基础部位完全相符，能在试验过程中建立实际工程概念。

3、试验效果易于把握：该试验装置在试验过程中是对刚性底座发射简谐的激励力，底座具有一定刚性，不易与非接触性激振器发生接触，另一方面联系杆不需通过质量块来调节其张力，不会产生张力过大无法振动的现象。

附图说明