[发明专利]一种基于共振的简支梁抗弯刚度测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于共振的简支梁抗弯刚度测量系统，其特征在于：包括信号发生器(1)、功率放大器(2)、激振器(3)、应变采集仪(4)、数字信号采集仪(6)、加速度传感器(7)、计算机(8)和应变片(9)，其中，激振器(3)安装在简支梁(5)的跨中处，激振器(3)通过功率放大器(2)与信号发生器(1)相连；简支梁(5)分成不少于五段，加速度传感器(7)分别布置在简支梁(5)各分段处质心的上表面，加速度传感器(7)通过数字信号采集仪(6)与计算机(8)相连；应变片(9)包括A和B两部分，应变片(9)的A部分和B部分分别粘贴在简支梁(5)相应截面处的上表面和下表面，应变片(9)与应变采集仪(4)相连，应变采集仪(4)通过数字信号采集仪(6)与计算机(8)相连。

2.根据权利要求1所述的基于共振的简支梁抗弯刚度测量系统，其特征在于：所述简支梁(5)相应截面为简支梁(5)中需要测量抗弯刚度的截面。

3.根据权利要求1所述的基于共振的简支梁抗弯刚度测量系统，其特征在于：所述激振器(3)产生的简谐荷载频率与简支梁(5)的基频相同。

4.根据权利要求1所述的基于共振的简支梁抗弯刚度测量系统，其特征在于：所述激振器(3)施加在简支梁(5)上的简谐荷载幅值小于引起简支梁(5)破坏的荷载幅值。

5.采用权利要求1所述的基于共振的简支梁抗弯刚度测量系统进行测量的方法，其特征在于：包括步骤如下：

S1：采用冲击荷载或地脉动方法测量简支梁的基频；

S2：根据测量精度的要求将简支梁沿轴向划分成n段，确定各分段简支梁的质量及质心位置，并在各质心处的上表面做标记，然后在各标记处布置加速度传感器，并通过数字信号采集仪与计算机相连；

S3：在简支梁相应截面处的上、下表面分别粘贴应变片的A部分和B部分，并测量应变片A部分和B部分之间的距离，然后将应变片与应变采集仪连接，进一步将应变采集仪与数字信号采集仪相连，最后将数字信号采集仪与计算机相连；

S4：将激振器安装在简支梁的跨中位置，然后将激振器与功率放大器相连，并将功率放大器与信号发生器相连，使信号发生器输出简谐信号，通过功率放大器将该信号放大并保持恒定，调节信号发生器的频率，使激振器的频率等于简支梁基频；

S5：在S4中，测出简支梁各分段处的加速度幅值，以及相应截面处上、下表面的应变差幅值；

S6：根据S5中所测得的各分段处的加速度幅值，计算各分段处的等效静载荷幅值，进一步求出相应截面处的动弯矩幅值，并根据相应截面处上、下表面的应变差幅值计算该相应截面处的动曲率幅值，最后根据相应截面处的动弯矩幅值和动曲率幅值计算出该截面的抗弯刚度。

6.根据权利要求5所述的基于共振的简支梁抗弯刚度测量系统进行测量的方法，其特征在于：所述S2中简支梁分段数n大于等于5。