振源与地震模拟振动台.ppt

振源 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 4.1 地震 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。 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。 4.3 风、火山爆发、泥石流等 风振常引起周期较长、不规则的振动。风振对于一些“长、高、大”结构的影响非常明显，如斜拉桥、悬索桥、跨河（谷）输油气管道等。 火山爆发、泥石流、滑坡等也能产生不同程度的振动，也是地微振振源的一部分。 * * * * * * * * * * 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。 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。 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 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 3.8 人体晃动 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。 机械式激振器 偏心式起振机 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。 电动力式振动台的结构 几种电动式振动台 单向电动式振动台及其水平滑台 三轴多自由度电动式振动台 电动力式激振器 电动力式激振器 3.3 冲击力锤(impact hammer) 常用锤头材料及使用范围 材料 橡皮 尼龙66 有机玻璃 铜 钢 使用频率（Hz） 500以下 500 1000以下 1k~3k 2k~5k 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。 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