考虑SSI效应的TMD减震特性振动台模型试验
第24卷第5期南京工业大学学报V o l.24N o.5 2002年9月 JOU RNAL O F NAN J I N G UN I V ER S IT Y O F T ECHNOLO GY Sep.2002
考虑SSI效应的T MD减震特性振动台模型试验Ξ
王志华,陈国兴,宰金珉
(南京工业大学土木工程学院,江苏南京210009)
摘 要:设计并完成了考虑土与结构相互作用的TM D减震控制振动台模型试验。通过试验,分析了刚性地基和柔性地基上TM D对主体结构的减震效应,探讨了SS I效应对结构减震控制的影响。在此基础上,将柔性地基上结构—TM D体系中主体结构地震反应看作是SS I效应、TM D减震效应以及SS I和TM D的耦合效应三部分共同作用结果,分析了不同工况下三种效应对主体结构地震反应的影响大小。试验结果表明:SS I效应对TM D的减震性能有很大影响,这使得基于刚性地基假设设计的TM D系统在柔性地基上的减震效果不理想,甚至在某些时候可能产生负面效果。对刚性地基和柔性地基上影响TM D减震性能的一些因素进行了探讨。
关键词:土与结构相互作用;振动台试验;调谐质量阻尼器;减震控制
中图分类号:TU473112 文献标识码:A 文章编号:167127643(2002)0520034206
TM D(T uned M ass D a mper)控制系统是通过在
结构某一部位上设置一惯性质量、弹簧和阻尼器系统,应用共振原理,对结构的振型加以控制,从而使结构的动力反应减小。目前,对于地震作用下TM D 对建筑结构反应的控制研究大部分都是建立在刚性地基假定之上的,即上部结构的底部是和刚性地基固定相连的。这种假定虽然使得实际问题得到大大简化,并得出了一些有用的结论,但是这种简化忽略了地基土的柔性及客观存在的土与结构相互作用对上部结构地震反应的影响。考虑土与结构相互作用的结构减震控制研究始于20世纪90年代初,一些研究者运用数值模拟方法对这一问题进行了初步的探讨,取得了一些很有意义的研究成果[1～6]。但是,这些数值模拟分析方法对上部结构过于简化,其结论在地震发生时是否真实存在,仍需大量的试验进行验证。
通过考虑土与结构相互作用效应对TM D减震特性影响的大型振动台模型试验,可以获得SS I (So il2structure in teracti on)效应对TM D减震特性影响的大量试验数据,通过对其分析整理,并将数值模拟分析结果与之对比,可得到许多有价值的结果,从而为我国的结构减震控制设计提供借鉴和指导,使其更加合理。1 试验设计
本试验模型设计为一带内走廊的5榀2跨11层框架结构,顶层设计为一层小结构,用于模拟调谐质量阻尼器TM D,研究土与结构相互作用对TM D 减震特性的影响。模型几何比尺为1∶30,结构模型材料采用有机玻璃制作,用化学粘胶剂粘结而成。图1所示为原型结构的平面及立面图。其中1～9层主体结构每层设计恒载质量为63111t,活载质量为54 t;10层设计恒载42619t,活载质量54t,每层结构质量为21019t;顶层小结构设计恒载质量10512t,活载质量1513t,结构质量为44t。试验模拟的柔性半空间地基为水平成层地基,地基土共分两层:上层为粘质粉土,层厚约为65c m,均质,饱和;下层为粉质粘土,层厚约75c m,均质,饱和。地基土盛放于直径为3m,高为212m的柔性圆形橡胶桶内。
对模型结构采用欠人工质量模型进行相似关系设计[7],考虑了非结构构件和结构活载重力效应的影响,根据由几何比尺导出的相似系数,在模型结构上施加人工质量为663112kg。
为了探讨不同地震动输入时SS I效应对TM D 的减震特性影响规律,试验选择了3个有代表性的
Ξ收稿日期:2002207201
基金项目:同济大学防震减灾国家重点实验室(1999年)、地震工程与工程振动部门开放实验室基金(2000年)、江苏省自然科学基金(BK99125)联合资助项目
作者简介:王志华(1977—),男,江西人,博士生,主要从事岩土地震工程方面研究。
地震动作为输入地震动,分别是E l 2cen tro 波、T aft 波和50a 超越概率10%的南京人工波,其加速度峰值和时间均根据相似关系进行调整。同时为了探讨不同加速度峰值大小输入时SS I 效应对TM D 减震
特性的影响规律,试验对于3种地震动分别以峰值水平为011g 、012g 和013g 输入。文献[8]给出了试验设计的详细内容
。
图1 原型结构简图
F ig 11 Si m p lified figure of the original structures
2 试验结果分析
211 刚性地基上T MD 的减震控制
将刚性地基上的结构与结构2TM D 体系在同一
工况下进行对比试验,此时受控和无控结构体系的地震反应差异反应了TM D 的减震效果。若结构地震反应以楼层加速度峰值度量,TM D 的减震幅度以一个比值来衡量,则楼层加速度峰值的减幅可用
下式表示:
[(a N ST -a TN S ) a N ST ]×100?
式中:
a N ST —刚性地基上无控结构体系楼层加速度峰
值;
a TN S —刚性地基上受控结构的楼层加速度峰
值。根据此定义可求出各工况下楼层加速度减幅如表1所示。
表1 刚性地基条件下TM D 对主体结构的减震效应(%)
Table 1 TMD πs cushi oning effect on the m ain structure earthquake res ponse on rigid base
楼层
加速度峰值
输入E l 2centro 波
011g 012g 013g 输入T af t 波
011g 012g 013g 输入南京人工波
011g 012g 013g 10
2110144122912618819111510162615810154181111211201231712101917331161511013415015101111161311101219124811411411171621101912
317161024132
4161417310513614216162111710底层
1913
411
7111119
414
2
1118
119
1812
表1表明,刚性地基条件下,输入E l 2cen tro 波时,TM D 对楼层加速度峰值的减幅一般为4%～20%;输入T aft 波时,TM D 对楼层加速度峰值的减幅一般为5%～30%;而输入南京人工波时,其减幅一般为10%～33%。整体看来,输入南京人工波与T aft 波时减震幅度相对较大。图2反应了刚性地基上输入南京人工波时TM D 对主体结构地震反应的减震作用。
5
3第5期王志华等:考虑SS I 效应的TM D 减震特性振动台模型试验
图2 刚性地基上输入南京人工波时TM D
对主体结构的减震效果
F ig.2 TMDπs cushi oning effect on the m ain stucture w hen
N anjing artificial w ave input on rigid base
从图中可以看出,输入加速度峰值大小与TM D 的减震效果也有很大关系,输入加速度峰值越大(013g),则楼层加速度峰值的减幅越大。就楼层位置而言,在结构的中上楼层,加速度峰值减幅较其他楼层大,且随着输入峰值的加大,这一现象更为明显。同样的规律在输入E l2cen tro波和T aft波时也有所表现。
以上分析说明,试验所设计的TM D减震体系在刚性地基条件下对主体结构起到了较好的减震效果。TM D的减震性能与输入地震动特性、输入加速度峰值水平以及楼层位置等因素有关。
212 柔性地基上T MD的减震控制
将柔性地基上的结构和结构2TM D体系在同一工况下进行对比试验,与刚性地基时的情况相同,以一个比值来衡量减震幅度大小,则楼层加速度峰值可用下式表示:
[(a S N T-a ST) a S N T]×100?
式中,a SN T为柔性地基上无控结构的楼层加速度峰值;a ST为柔性地基上受控结构的楼层加速度峰值。按此定义,柔性地基条件下TM D对主体结构的减幅如表2所示。
从表2可以直观地看出,当存在土与结构相互作用时,TM D对于主体结构并不是都起到减震作用。在某些楼层,TM D可能会对结构地震反应起放大作用,这一点与刚性地基条件下的情况完全不同,此时TM D系统的作用可谓是适得其反。但是,试验结果显示,随着输入地震波加速度峰值的增加, TM D的负面影响有减弱的趋势,TM D的减震作用更显突出。图3是柔性地基条件下输入南京人工波时无控结构和受控结构楼层加速度峰值的比较。
表2 柔性地基条件下TM D对主体结构的减震效应(%)
Table2 TMDπs cushi oning effect on the m ain structure earthquake res ponse on s oft s oil
楼层
加速度峰值
输入E l2centro波
011g012g013g
输入T af t波
011g012g013g
输入南京人工波
011g012g013g
101219410816-1317-715413-310-314316 8-218-319513-1121212714619618718 614167195102131116714-414-511214 41113-018215716914411-911619-018 2610-11188169155101131511811418底层1215910212719-0154111111611116
由于SS I效应的影响,柔性地基条件下主体结构的楼层加速度峰值依楼层位置的分布规律不太明显,而刚性地基上主体结构楼层加速度峰值一般是随楼层的增加而增加(图2)。而且,图3也显示,当输入的加速度峰值水平较低时,在部分楼层,其地震反应显著放大,而当输入加速度峰值水平较高时, TM D体现出了较好的减震效果。
从以上的分析可知,柔性地基条件下TM D的减震效果并不理想,TM D有时不能发挥所设想的减震作用,甚至在某些时候还会产生负面影响,使得结构楼层的加速度反应峰值变大,尤其是在输入加速度峰值较小时。
因此,对于柔性地基条件下TM D减震效果不能一概而论。对于不同的输入地震动以及同一地震动输入而峰值加速度不同时,TM D的减震效果均不一样。一般来说,具有以下规律:
(1)柔性地基上,TM D对主体结构的减震效果与输入地震动的频谱特性有关。从本试验的结果来看,输入E l2cen tro波和T aft波时的减震效果较之输入南京人工波要好。
63 南京工业大学学报 第24卷
图3 柔性地基条件下输入南京人工波时受控和无控结构楼层加速度峰值比较
F ig.3 Comparis on betw een the m axi m um accelerati ons of fl oors of structure w ith and
w ithout control w hen N anjing artificial w ave input on s oft s oil
(2)TM D的减震效果与输入地震动的加速度峰值有关。当输入地震动的加速度峰值较小时, TM D对主体结构的减震效果可能有三种:减震作用,不起作用,以及负面放大地震反应作用。
(3)随着输入加速度峰值的增加,TM D对主体结构的减震趋势越来越明显。在本试验中,对于E l2 cen tro波和T aft波来说,当输入加速度峰值为012g 时,主要以减震为主;当加速度峰值为013g时, TM D的作用则完全是减震。同样,对于南京人工波也具有类似的规律。
(4)在不同的地震动输入下,TM D对主体结构同一楼层的减震效果也不尽相同。
3 柔性地基上主体结构的地震反应
对于一个地基土2结构2TM D相互作用体系来说,结构的地震反应较为复杂。一方面,由于SS I效应的存在,结构的地震反应与刚性地基时的情况有很大差异,另一方面,TM D系统对结构振动的控制使得结构地震反应与无控时的情况不同。此外,如前所述,SS I效应对TM D的减震效果有很大影响,这又使得柔性地基上TM D对主体结构的减震效果与刚性地基情况不同。因此,可以认为,地基土2结构2 TM D相互作用体系中主体结构地震反应是SS I效应、TM D减震效应以及SS I和TM D的耦合效应(即SS I效应对TM D减震效果的影响)共同作用的结果。
在此,SS I效应和TM D减震效应对结构地震反应的影响大小分别用下式表示:
SS I效应作用:
Κssi=a S N T-a N ST
a N ST
×100%
TM D减震效应:
Κt m d=a ST-a S N T
a S N T
×100%
而SS I和TM D的耦合效应(%)则根据刚性地基和柔性地基上TM D对主体结构地震反应的减幅计算得出。
根据以上定义,表3分别列出了输入E l2cen tro 波和南京人工波时这三种效应对主体结构地震反应的影响大小。从表中可以看出,在地基土2结构2 TM D体系中,SS I效应对结构地震反应有很大的影响,且SS I效应抑制了刚性地基上设计的TM D系统减震性能的发挥。图4是输入T aft波时3种影响因素作用大小的比较。图中显示,SS I效应对结构地震反应具有主导作用,当输入加速度峰值较小时, SS I与TM D的耦合效应较为明显,此时TM D的减震效果不理想。随着输入加速度峰值的加大,TM D 的减震作用能得到较好发挥。
4 结 论
根据刚性地基和柔性地基条件下大型振动台的模型对比试验结果,通过详细分析刚性地基和柔性地基条件下的TM D减震性能,并将其加以对比,探讨了考虑土与结构相互作用的TM D减震特性。从以上的分析结果中,可以得出以下结论。
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第5期王志华等:考虑SS I效应的TM D减震特性振动台模型试验
表3 输入E l 2cen tro 波和南京人工波时3种效应对结构地震反应影响大小(%)
Table 3 Influence of three s orts of effect on the structure πs earthquake res ponse w hen E l 2centro w ave and N anjing artificial w ave input
楼层
输入E l 2centro 波加速度峰值011g 加速度峰值012g 加速度峰值013g 输入南京人工波
加速度峰值011g 加速度峰值012g 加速度峰值013g 10-211312184171015410-0143911816-313-511-3100112114-3140194614316-11782311-2180174114-3191156512513-315-11561903411618-2136016718-4186-01414160111318719-1125119510-216-1714-414-111613-5110143515214-0184-
31191113314813-0183175417215-113-1213-911-1131715619-12174918-0180132-33146102102511-11181514918816114-631015113217312811-0133710418-117底层-81141215918
-67129101116-6010212115-1201611111217-9513611517-2818116013
图4 输入T aft 波时3种效应对结构地震反应影响大小比较
F ig 14 Influence of three s orts of effect on the structure πs earthquake res ponse w hen Taft w ave input
411 TM D 的减震性能除了与TM D 本身的结构特
性有关外,还与输入地震动特性、输入加速度峰值水
平以及被控结构特性等因素有关;
412 由于土与结构相互作用的影响,刚性地基条件和柔性地基条件下的结构—TM D 体系的动力特性存在较大差异,这使得TM D 在刚性地基和柔性地基条件下的减震性能完全不同;
413 SS I 效应有可能降低甚至完全抑制TM D 对主体结构的减震作用,按刚性地基假设设计的TM D 减震控制系统在软土地基上可能起不到预期的减震效果,甚至有可能产生负面效应;
414 在柔性地基上输入某一地震动,随着输入加速度峰值的加大,TM D 对主体结构的减震作用将越来越明显;
415 在实际的工程中,将刚性地基假设下设计的TM D 减震系统直接用于柔性地基上的建筑(结构)物可能是不合适的,在设计TM D 减震系统时,应充分考虑SS I 效应对TM D 减震效果的影响。
参考文献:
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83 南京工业大学学报 第24卷
Shak i n g t able m odel testi n g of T MD shock absorbi n g character isti cs
con si der i n g so il -structura l i n teracti on effects
WAN G Zh i 2hua ,CH EN Guo 2x ing ,Z A I J in 2m in
(Co llege of C ivil Engineering ,N an jing U n iversity of T echno l ogy ,N an jing 210009,Ch ina )
Abstract :Shak ing table model tests of TM D supp ressing vibrati on con tro l con sidering s o il 2structural in teracti on
(SS I )effects are designed and carried out .T he TM D cush i on ing effects on the m ain structure on the rigid base and s oft s o il are analyzed th rough these tests and effects of SS I on structure are discussed .It is po in t out that the earthquake res pon se of the m ain structure of structure 2TM D syste m on s oft s o il is regarded as the results of common acti on of SS I effect ,TM D cush i on ing effect and the coup ling effect of SS I and TM D .T he effects of th ree facto rs on the earthquake res pon se of the m ain structure are analyzed under differen t l oad w o rk ing conditi on s
.T he results dedicate that SS I have great effects on the perfo r m ance of TM D .So ,the supp ressing vibrati on con tro l effects of TM D designed on the conditi on of rigid base are no t satisfied in s oft s o il conditi on .Som e facts relative to TM D cush i on ing effect on the rigid base and s oft s o il are discussed .
Key words :s o il 2structural in teracti on ;shak ing table test ;T uned M ass D a mper (TM D );supp ressing vibrati on con tro l
简 讯
徐南平主持项目获刘永龄科技奖
由南京工业大学徐南平教授主持完成的“无机陶瓷超滤膜成套装备与应用技术”项目日前荣获2002年度刘永龄科技奖。该项目是在国家科技部“九五”科技攻关重点项目支持下完成的,先后投入研究经费近千万元,重点解决了大面积无缺陷膜制备和多孔支撑材料耐碱性的技术难题,形成无机陶瓷超滤膜成套设备装备能力,并通过大型应用示范工程的建设与应用研究,在我国率先实现了陶瓷超滤膜的产业化,产生了良好的经济和社会效益。
刘永龄科技奖由著名物理学家、诺贝尔奖获得者丁肇中教授倡议,奖金由香港亿利达发展集团有限公司董事长刘永龄先生独资损献设立,旨在奖励自然科学技术领域取得重要应用性研究成果的科技工作者。刘永龄科技奖每两年评审一次,每次奖励5个项目。每个项目的完成人不得超过三人。
(科技处)
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3第5期王志华等:考虑SS I 效应的TM D 减震特性振动台模型试验
振动台常用公式
振动台在使用中经常运用的公式 1、 求推力（F ）的公式 F=（m 0+m 1+m 2+ ……）A …………………………公式（1） 式中：F —推力（激振力）（N ） m 0—振动台运动部分有效质量（kg ） m 1—辅助台面质量（kg ） m 2—试件（包括夹具、安装螺钉）质量（kg ） A — 试验加速度（m/s 2） 2、 加速度（A ）、速度（V ）、位移（D ）三个振动参数的互换运算公式 2.1 A=ωv ……………………………………………………公式（2） 式中：A —试验加速度（m/s 2） V —试验速度（m/s ） ω=2πf （角速度） 其中f 为试验频率（Hz ） 2.2 V=ωD ×10-3 ………………………………………………公式（3） 式中：V 和ω与“2.1”中同义 D —位移（mm 0-p ）单峰值 2.3 A=ω2 D ×10-3 ………………………………………………公式（4） 式中：A 、D 和ω与“2.1”，“2.2”中同义 公式（4）亦可简化为： A=D f ?250 2 式中：A 和D 与“2.3”中同义，但A 的单位为g 1g=9.8m/s 2 所以： A ≈D f ?25 2 ,这时A 的单位为m/s 2 定振级扫频试验平滑交越点频率的计算公式 3.1 加速度与速度平滑交越点频率的计算公式 f A-V = V A 28.6 ………………………………………公式（5） 式中：f A-V —加速度与速度平滑交越点频率（Hz ）（A 和V 与前面同义）。
3.2 速度与位移平滑交越点频率的计算公式 D V f D V 28.6103?=- …………………………………公式（6） 式中：D V f -—加速度与速度平滑交越点频率（Hz ）（V 和D 与前面同义）。 3.3 加速度与位移平滑交越点频率的计算公式 f A-D =D A ??2 3 )2(10π ……………………………………公式（7） 式中：f A-D — 加速度与位移平滑交越点频率（Hz ），（A 和D 与前面同义）。 根据“3.3”，公式（7）亦可简化为： f A-D ≈5× D A A 的单位是m/s 2 4、 扫描时间和扫描速率的计算公式 4.1 线性扫描比较简单： S 1= 1 1 V f f H - ……………………………………公式（8） 式中： S1—扫描时间（s 或min ） f H -f L —扫描宽带，其中f H 为上限频率，f L 为下限频率（Hz ） V 1—扫描速率（Hz/min 或Hz/s ） 4.2 对数扫频： 4.2.1 倍频程的计算公式 n=2Lg f f Lg L H ……………………………………公式（9） 式中：n —倍频程（oct ） f H —上限频率（Hz ） f L —下限频率（Hz ） 4.2.2 扫描速率计算公式 R= T Lg f f Lg L H 2/ ……………………………公式（10） 式中：R —扫描速率（oct/min 或）
地震模拟振动台及模型试验研究进展_沈德建
第22卷第6期2006年12月 结 构 工 程 师S t r u c t u r a l E n g i n e e r s V o l .22,N o .6 D e c .2006 地震模拟振动台及模型试验研究进展 沈德建 1,2 吕西林 1 (1.同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;2.河海大学土木工程学院,南京210098) 提 要 在介绍振动台本身发展的基础上,分析了振动台试验研究内容的扩展、振动台模型试验动态相似关系研究进展、振动台试验方法的发展和振动台试验新的测量方法,提出了振动台模型试验中值得关 注的一些问题。 关键词 振动台,模型试验,动态相似关系,试验方法 R e s e a r c hA d v a n c e s o nS i m u l a t i n g E a r t h q u a k e S h a k i n g T a b l e s a n dMo d e l T e s t S H E ND e j i a n 1,2 L UX i l i n 1 (1.R e s e a r c hI n s t i t u t e o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g a n d D i s a s t e r R e d u c t i o n ,T o n g j i U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 200092,C h i n a ; 2.I n s t i t u t e o f C i v i l E n g i n e e r i n g ,H o h a i U n i v e r s i t y ,N a n j i n g 210098,C h i n a ) A b s t r a c t T h e d e v e l o p m e n t o f s h a k i n gt a b l e i s i n d u c e df i r s t i nt h i s p a p e r .T h e e x p a n s i o n o f t h e r e s e a r c h s c o p e o f s h a k i n g t a b l e s i s a n a l y z e d .T h e d y n a m i c s i m i l i t u d e r e l a t i o n s h i p f r o md i f f e r e n t a u t h o r s i s c o m p a r e d a n d r e m a r k e d .T h e d e v e l o p m e n t o f t e s t i n g m e t h o d o n s h a k i n g t a b l e s a n d n e w m e t h o d o n a n a l y z i n g t h e r e s u l t i s a l s o p r e s e n t e d .S o m e v a l u a b l e q u e s t i o n s o n s h a k i n g t a b l e t e s t a r e i n d u c e d a n d m a y b e p a i d g r e a t a t t e n t i o nb y r e -s e a r c h e r s .K e y w o r d s s h a k i n g t a b l e ,m o d e l t e s t ,d y n a m i c s i m i l i t u d e r e l a t i o n s h i p ,t e s t i n g m e t h o d 基金项目:国家自然科学基金重点项目(50338040) 1 概 述 结构振动台模型试验是研究结构地震破坏机理和破坏模式、评价结构整体抗震能力和衡量减震、隔震效果的重要手段和方法。然而,由于振动台本身承载能力、试验时间和经费等的限制,许多时候必须做缩尺模型试验,在坝工模型和高层、超高层建筑中更是如此。 一些新型结构形式,由于其超出了设计规范的要求,往往需要通过实验对其抗震性能做合理的评估。超高层建筑和超大跨度建筑,在理论分析还不完善的情况下,试验,特别是振动台模型试验,是分析其抗震能力的一种有效手段。 线弹性的缩尺模型相似关系已得到了较好的解决,但是许多复杂结构的相似关系、非线性动态 相似关系虽然进行了一些研究,但是还未能得到 较好的解决。一些劲性钢筋混凝土结构、钢管混凝土结构和其他一些新型结构的动态相似关系的 研究还不够深入,有些甚至才刚刚起步。 振动台试验较好地体现了模型的抗震性能,可我们更关心的是由模型的试验结果推算的原型结构的抗震性能,但在这方面尚未形成非常一致的结论,还存在一定的误差,因而精度还有待于进一步的提高。本文介绍国内外振动台模型试验的研究进展。 2 研究的最新进展 2.1 振动台本身的发展 作为美国N E E S 计划的一部分,加州大学圣地亚哥分校(U C S D )于2004年安装M T S 公司制
振动试验基本知识
专业知识 1、振动试验基本知识 1.1 振动试验方法 试验方法包括试验目的，一般说明、试验要求、严酷等级及试验程序等几个主要部分。为了完成试验程序中规定的试验，在振动试验方法中又规定了“正弦振动试验”和“随机振动试验”两种型式的试验方法。 正弦振动试验 正弦振动试验控制的参数主要是两个，即频率和幅值。依照频率变和不变分为定频和扫频两种。 定频试验主要用于： a）耐共振频率处理：在产品振动频响检查时发现的明显共振频率点上，施加规定振动参数振幅的振动，以考核产品耐共振振动的能力。 b）耐予定频率处理：在已知产品使用环境条件振动频率时，可采用耐予定频率的振动试验，其目的还是为考核产品在予定危险频率下承受振动的能力。 扫频试验主要用于： ●产品振动频响的检查（即最初共振检查）：确定共振点及工作的稳定性，找出产品共振频率，以做耐振处理。 ●耐扫频处理：当产品在使用频率范围内无共振点时，或有数个不明显的谐振点，必须进行耐扫频处理，扫频处理方式在低频段采用定位移幅值，高频段采用定加速度幅值的对数连续扫描，其交越频率一般在55-72Hz，扫频速率一般按每分钟一个倍频进行。 ●最后共振检查：以产品振动频响检查相同的方法检查产品经耐振处理后，各共振点 有无改变，以确定产品通过耐振处理后的可靠程度。 随机振动试验 随机振动试验按实际环境要求有以下几种类型：宽带随机振动试验、窄带随机振动试验、宽带随机加上一个或数个正弦信号、宽带随机加上一个或数个窄带随机。前两种是随机试验，后两种是混合型也可以归入随机试验。 电动振动台的工作原理是基于载流导体在磁场中受到电磁力作用的安培定律。 1.2 机械环境试验方法标准 电工电子产品环境试验国家标准汇编（第二版）2001年4月 汇编中汇集了截止目前我国正式发布实施的环境试验方面的国家标准72项，其中有近50项不同程度地采用IEC标准，内容包括：总则、名词术语、各种试验方法、试验导则及环境参数测量方法标准。 其中常用的机械环境试验方法标准： （1）GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Ea和导则：冲击 （2）GB/T 2423.6-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Eb和导则：碰撞 （3）GB/T 2423.7-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Ec和导则：倾跌与翻倒（主要用于设备型产品） （4）GB/T 2423.8-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Ed和导则：自由跌落 （5）GB/T 2423.10-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Fc和导则：振动（正弦） （6）GB/T 2423.11-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法
SSI体系阻尼特性振动台模型试验研究_张之颖
第43卷第2期2010年2月 土 木 工 程 学 报 C H I N AC I V I LE N G I N E E R I N G J O U R N A L V o l .43F e b . N o .2 2010 基金项目:土木工程防灾国家重点实验室重点基金项目(2006-A -02)作者简介:张之颖,博士,副教授收稿日期:2008-09-11 S S I 体系阻尼特性振动台模型试验研究 张之颖1 赵钟斗2 吕西林3 楼梦麟 3 (1.西安交通大学,陕西西安710049;2.韩国仁荷大学,仁川402751; 3.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092) 摘要:土与结构由于材性上的差异,其相互作用体系通常被认为是非经典阻尼体系。在振动台模型试验的基础上,研究软弱地基基础上的土-结构相互作用体系的阻尼特性问题。在递增的振动台模拟地震作用下,通过对模型体系不同部位测点的传递函数、自振频率、模态阻尼比等实测数据的对比,考察S S I 体系合成模态、合成模态阻尼比的存在性及其动力非线性产生后的变化规律。结果表明,土-结构相互作用体系具有十分明显的经典阻尼特性,在S S I 体系抗震设计方法中可以按经典阻尼体系考虑。 关键词:土-结构相互作用;经典阻尼;振动台试验;合成模态中图分类号:T U 435 T U 447 文献标识码:A 文章编号:1000-131X(2010)02-0100-05 S h a k i n g t a b l e t e s t s o f t h e d a m p i n g b e h a v i o r o f S S I s y s t e m s Z h a n g Z h i y i n g 1 C h o C h o n g d u 2 L ǜX i l i n 3 L o u M e n g l i n 3 (1.X i ′a n J i a o t o n g U n i v e r s i t y ,X i ′a n 710049,C h i n a ;2.I n h a U n i v e r s i t y ,I n c h e o n 402751,K o r e a ; 3.S t a t e K e y L a b o r a t o r y f o r D i s a s t e r R e d u c t i o n i n C i v i l E n g i n e e r i n g ,T o n g j i U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 200092,C h i n a )A b s t r a c t :As y s t e m i n v o l v i n g s o i l -s t r u c t u r ei n t e r a c t i o ni s o f t e nc o n s i d e r e da s an o n -c l a s s i c a l d a m p i n gs y s t e m d u et o d i s t i n c t i v e d i f f e r e n c e s b e t w e e nt h em a t e r i a l p r o p e r t i e s o f s o i l a n ds t r u c t u r e .A ne x p e r i m e n t a l i n v e s t i g a t i o nb a s e do n s h a k i n gt a b l et e s t i sc o n d u c t e dt oe x p l o r et h ea c t u a l d a m p i n gb e h a v i o ro f s o f ts o i l -s t r u c t u r ei n t e r a c t i o n s y s t e m .M e a s u r e m e n t s o f t h e t r a n s f e r f u n c t i o n s ,t h e n a t u r a l f r e q u e n c i e s a n dt h e m o d a l d a m p i n gr a t i o s o f d i f f e r e n t p a r t s o f t h e s y s t e mr e v e a l t h e e x i s t e n c e o f c o m p o s i t e m o d e a n d m o d a l d a m p i n g r a t i o a l o n g w i t h n o n l i n e a r d y n a m i c b e h a v i o r o f t h e s o i l -s t r u c t u r e s y s t e m u n d e r g r a d u a l l yi n c r e a s i n ge a r t h q u a k ea c t i o n .T h ee x p e r i m e n t a l r e s u l t si n d i c a t et h a t t h ec l a s s i c a l d a m p i n g b e h a v i o r i s p r o n o u n c e di ns o i l -s t r u c t u r e i n t e r a c t i o ns y s t e m a n ds e i s m i ca n a l y s i s c a nb e p e r f o r m e db y u s i n g c l a s s i c a l d a m p i n g t h e o r y .K e y w o r d s :s o i l -s t r u c t u r e i n t e r a c t i o n (S S I );c l a s s i c a l d a m p i n g ;s h a k i n g t a b l e t e s t ;c o m p o s i t e m o d e s E -m a i l :z h a n g z h y @m a i l .x j t u .e d u .c n 引 言 多自由度等效黏滞阻尼模型下的动力体系,有经典阻尼体系和非经典阻尼体系之分 [1-2] 。经典阻尼体 系具有一致均匀的阻尼特性,运动方程可在主模态空间解耦,体系具有经典正则模态,存在“振型”概念[3] , 其动力分析可采用传统的“振型分解法”;而非经典阻尼体系,由于体系内部阻尼特性存在较大差异,运动方程在主模态空间无法解耦,体系不具有经典正则模态,没有传统概念上的所谓“振型”,运动方程的求解 将十分困难 [4-5] 。 虽然完全符合经典阻尼特性的实际结构是极少的,一般动力体系都具有不同程度的非经典阻尼特 性,但由于经典阻尼特性能使体系动力分析得到极大 的简化,因此在实用上,在误差允许的条件下,实际工程结构常被近似为经典阻尼体系进行动力分析。 在土木工程中,当结构体系不考虑地基协同作用时,一般被公认可以近似为经典阻尼体系。但当考虑地基-结构相互作用(S o i l -S t r u c t u r eI n t e r a c t i o n ,简称 S S I )时,多数学者认为[6-9] ,由于体系组成材料的不同,各部分材料的耗能特性存在差异,因此,“考虑地基协同作用的体系”不能被近似为经典阻尼特性。现有的一些研究基本也是在此思想认识主导下进行的,而且在这一认识前提下的研究,亦多以公式推导和数值模拟分析为主,对S S I 体系实际阻尼机制的研究甚为欠 DOI :10.15951/j .t m gcxb .2010.02.013
振动加速度计算公式
1、振动方向：垂直（上下）/水平（左右） 2、最大试验负载：（50HZ、1～600HZ）100 kg. （1～5000HZ）50 kg. 3、调频功能（1～600HZ、1～5000HZ客户自定）在频率围任何频率必须在（最大加速度<20g 最大振幅<5mm); 4、扫频功能（1～600HZ、1～5000HZ客户自定）：（上限频率/下限频率/时间围）可任意设定真正标准来回扫频; 5、可程式功能（1～600HZ、1～5000HZ客户自定）：15段每段可任意设定（频率/时间）可循环. 6、倍频功能(1～600HZ)：15段成倍数增加,①.低频到高频②.高频到低频③.低频到高频再到低频/可循环; 7、对数功能（1～600HZ、1～5000HZ客户自定）：①．下频到上频②．上频到下频③．下频到上频再到下频--3种模式对数/可循环; 8、振动机功率：2.2 KW. 9、振幅可调围：0～5mm 10、最大加速度：20g （加速度与振幅换算1g=9.8m/s2） 11、振动波形：正弦波. 12、时间控制：任何时间可设（秒为单位） 13、电源电压（V）：220±20% 14、最大电流：10 （A） 15、全功能电脑控制（另购）:485通讯接口如要连接电脑做控制,储存,记录,打印之功能需另买介面卡程式电脑. 16、精密度：频率可显示到0.01Hz，精密度0.1Hz . 17、显示振幅加速度（另购）：如需看出振幅、加速度、最大加速度、准确数字需另购测量仪. 18、最大加速度20g（单位为g）. 最大加速度=0.002×f 2（频率HZ）×D（振幅p-pmm） 举例:10HZ最大加 Foxda振动仪HG-V4最小加速度=0.002×102×5=1G Foxda振动仪HG-V4最大加速度=0.002×2002×5=400G 在任何頻率下最加速度不可大于20G 19、最大振幅5mm 最大振幅=20/(0.002×f2) 举例：100Hz最大振幅=20/(0.002×1002)=1mm 在任何频率下振幅不可大于5mm 20、加速度与振幅换算1g=9.8m/s2 21、频率越大振幅越小 四.符合标准: GB/2423;IEC68-2-6(FC);JJG189-97;GB/T13309-91.
振动台试验方案设计实例
一、振动台试验方案 1试验方案 1.1工程概况 本工程塔楼结构体系为“三维巨型空间框架－钢筋混凝土核心筒”结构体系，主要由4个核心筒、钢骨混凝土（SRC）外框架、3个避难层联系桁架三部分构成，图1-2、图1-3分别是B塔结构体系构成示意图和建筑效果图。特别指出的是本工程在14、24楼层的联系桁架的腹杆以及32、48楼层的斜撑为防屈曲支撑（UBB）构件。设计指标为小震不屈服，大震屈服耗能。具体位置示意见图1-4。 本工程的自振周期约为 6.44秒，超过了《建筑抗震设计规范》(GB-50011-2001)设计反应谱长为6秒的规定。本工程存在5个一般不规则和2个特别不规则类型，5个一般不规则类型分别是扭转不规则、凹凸不规则、刚度突变、构件间断和承载力突变。2个特别不规则是高位转换和复杂连接。 1.2 模拟方案 1、模拟方案选择 动力试验用的结构模型必须根据相似律进行设计，模型动力相似律的建立以结构运动方程为基础，选择若干主要控制参数作为模拟控制的对象，依据Buckingham的π定理，经无量纲分析导出控制参数的无量纲积，据此确定各控制参数的相似比率。 结构动力试验的相似模型大致分为四种： （1）弹塑性模型理论上可以重现结构反应的时间过程，使模型和原型的应力分布一致，并可模拟结构的破坏。由于要严格考虑重力加速度对应力反应的影响，必须满足S a=S g=1（S a=模型加速度/原型加速度，S g为重力加速度相似系数，各相似系数之间的关系见表1），即模型加速度反应与原型加速度反应一致，这一要求大大限制模型材料的选择。因为在缩尺模型中，几何比（S l）很小，在Sa=Sg=1的条件下，要满足Sa=S E/S l Sρ=1，即S l=S E/Sρ，必须使模型材料的弹模
振动试验常用公式
振动台在使用中经常运用的公式 1、求推力（F ）的公式 F=（m 0+m 1+m 2+……）A …………………………公式（1） 式中：F —推力（激振力）（N ） m 0—振动台运动部分有效质量（kg ） m 1—辅助台面质量（kg ） m 2—试件（包括夹具、安装螺钉）质量（kg ） A — 试验加速度（m/s 2） 2、加速度（A ）、速度（V ）、位移（D ）三个振动参数的互换运算公式 =ωv ……………………………………………………公式（2） 式中：A —试验加速度（m/s 2） V —试验速度（m/s ） ω=2πf （角速度） 其中f 为试验频率（Hz ） =ωD ×10-3………………………………………………公式（3） 式中：V 和ω与“”中同义 D —位移（mm 0-p ）单峰值 =ω2D ×10-3………………………………………………公式（4） 式中：A 、D 和ω与“”，“”中同义 公式（4）亦可简化为： A=D f ?250 2 式中：A 和D 与“”中同义，但A 的单位为g 1g=s 2 所以：A ≈D f ?25 2 ,这时A 的单位为m/s 2 定振级扫频试验平滑交越点频率的计算公式 加速度与速度平滑交越点频率的计算公式 f A-V = V A 28.6………………………………………公式（5）
式中：f A-V —加速度与速度平滑交越点频率（Hz ）（A 和V 与前面同义）。 速度与位移平滑交越点频率的计算公式 D V f D V 28.6103?=-…………………………………公式（6） 式中：D V f -—加速度与速度平滑交越点频率（Hz ）（V 和D 与前面同义）。 加速度与位移平滑交越点频率的计算公式 f A-D =D A ??23 )2(10π……………………………………公式（7） 式中：f A-D —加速度与位移平滑交越点频率（Hz ），（A 和D 与前面同义）。 根据“”，公式（7）亦可简化为： f A-D ≈5× D A A 的单位是m/s 2 4、扫描时间和扫描速率的计算公式 线性扫描比较简单： S 1= 1 1 V f f H -……………………………………公式（8） 式中：S1—扫描时间（s 或min ） f H -f L —扫描宽带，其中f H 为上限频率，f L 为下限频率（Hz ） V 1—扫描速率（Hz/min 或Hz/s ） 对数扫频： 倍频程的计算公式 n=2Lg f f Lg L H ……………………………………公式（9） 式中：n —倍频程（oct ） f H —上限频率（Hz ） f L —下限频率（Hz ） 扫描速率计算公式 R= T Lg f f Lg L H 2/……………………………公式（10）
振动台模型试验
01 建筑结构的整体模型模拟地震振动台试验研究，从模型的设计制作、确定试验方案、进行试验前的准备工作、到最后实施试验和对试验报告数据进行处理，整个过程历时较长、环节较多。显然，预先了解和把握振动台试验的总体过程，做到有目的、有计划、有方法，才能较顺利地完成该项工作。介绍将会按照以下顺序依此进行： 1 模型制作 2 试验方案 3 试验前的准备 4 实施试验 5 试验报告 6 试验备份 02 1 模型制作 振动台试验模型的制作，在获得足够的原型结构资料后，至少需要把握这样几个关键环节： （1）依据试验目的，选用试验材料； （2）熟读图纸，确定相似关系； （3）进行模型刚性底座的设计； （4）根据模型选用材料性能，计算模型相应的构件配筋； （5）绘制模型施工图； （6）进行模型的施工。 对上述各条的设计原则以及注意事项等，分述如下。 1.1 选用模型材料 模型试验首先应明确试验目的，然后根据原型结构特点选择模型的类型以及使用材料。比如，试验是为了验证新型结构设计方法和参数的正确性时，研究范围只局限在结构的弹性阶段，则可采用弹性模型。弹性模型的制作材料不必与原型结构材料完全相似，只需在满足结构刚度分布和质量分布相似的基础上，保证模型材料在试验过程中具有完全的弹性性质，有时用有机玻璃制作的高层或超高层模型就属于这一类。另一方面，如果试验的目的是探讨原型结构在不同水准地震作用下结构的抗震性能时，通常要采用强度模型。强度模型的准确与否取决于模型与原型材料在整个弹塑性性能方面的相似程度，微粒混凝土整体结构模型通常属于这一类。以上分析也显现了模型相似设计的重要性。 在强度模型中，对钢筋混凝土部分的模拟多由微粒混凝土、镀锌铁丝和镀锌丝网制成，其物理特性主要由微粒混凝土来决定，有时也采用细石混凝土直接模拟原型混凝土材料，水泥砂浆模型主要是用来模拟钢筋混凝土板壳等薄壁结构，石膏砂浆制作的模型，它的主要优点是固化快，但力学性能受湿度影响较大；模拟钢结构的材料可采用铜材、白铁皮，有时也直接利用钢材。总之，模型材料的选用要综合就近取材及经费等因素，同时要注意强度、弹性模量的换算等。 1.2 模型相似设计 把握大型模型振动台试验，最关键的是正确的确定模型结构与原型结构之间的相似关系。目前常用的相似关系确定方法有方程分析法和量纲分析法两种，它们之间的区别是显而易见的：当待求问题的函数方程式为已知时，各相似常数之间满足的相似条件可由方程式分析得出；量纲分析法的原理是著名的相似定理：相似物理现象的π数相等；个物理参数、个基本量纲可确定()个nkkn[$#8722]π数。当待考察问题的规律尚未完全掌握、没有明确的函数关系式时，多用到这种方法。高层建筑结构模拟地震振动台试验研究中包含诸多的物理量，各物理量之间无法写出明确的函数关系，故多采用量纲分析法。 量纲分析法从理论上来说，先要确定相似条件（π数），然后由可控相似常数，推导其余的相似常数，完成相似设计。在实际设计中，由于π数的取法有着一定的任意性，而且当参与物理过程的物理量较多时，可组成的数也很多，将线性方程组全部计算出来比较麻烦；另一方面，若要全部满足与这些π数相应的相
振动计算力学公式
振动台力学公式 1、 求推力（F ）的公式 F=（m 0+m 1+m 2+ ……）A …………………………公式（1） 式中：F —推力（激振力）（N ） m 0—振动台运动部分有效质量（kg ） m 1—辅助台面质量（kg ） m 2—试件（包括夹具、安装螺钉）质量（kg ） A — 试验加速度（m/s 2） 2、 加速度（A ）、速度（V ）、位移（D ）三个振动参数的互换运算公式 2.1 A=ωv ……………………………………………………公式（2） 式中：A —试验加速度（m/s 2） V —试验速度（m/s ） ω=2πf （角速度） 其中f 为试验频率（Hz ） 2.2 V=ωD ×10-3 ………………………………………………公式（3） 式中：V 和ω与“2.1”中同义 D —位移（mm 0-p ）单峰值 2.3 A=ω2 D ×10-3 ………………………………………………公式（4） 式中：A 、D 和ω与“2.1”，“2.2”中同义 公式（4）亦可简化为： A= D f ?250 2 式中：A 和D 与“2.3”中同义，但A 的单位为g 1g=9.8m/s 2 所以： A ≈D f ?25 2 ,这时A 的单位为m/s 2 定振级扫频试验平滑交越点频率的计算公式 3.1 加速度与速度平滑交越点频率的计算公式 f A-V = V A 28.6 ………………………………………公式（5） 式中：f A-V —加速度与速度平滑交越点频率（Hz ）（A 和V 与前面同义）。
3.2 速度与位移平滑交越点频率的计算公式 D V f D V 28.6103?=- …………………………………公式（6） 式中：D V f -—加速度与速度平滑交越点频率（Hz ）（V 和D 与前面同义）。 3.3 加速度与位移平滑交越点频率的计算公式 f A-D =D A ??2 3 )2(10π ……………………………………公式（7） 式中：f A-D — 加速度与位移平滑交越点频率（Hz ），（A 和D 与前面同义）。 根据“3.3”，公式（7）亦可简化为： f A-D ≈5× D A A 的单位是m/s 2 4、 扫描时间和扫描速率的计算公式 4.1 线性扫描比较简单： S 1= 1 1 V f f H - ……………………………………公式（8） 式中： S1—扫描时间（s 或min ） f H -f L —扫描宽带，其中f H 为上限频率，f L 为下限频率（Hz ） V 1—扫描速率（Hz/min 或Hz/s ） 4.2 对数扫频： 4.2.1 倍频程的计算公式 n=2Lg f f Lg L H ……………………………………公式（9） 式中：n —倍频程（oct ） f H —上限频率（Hz ） f L —下限频率（Hz ） 4.2.2 扫描速率计算公式 R= T Lg f f Lg L H 2/ ……………………………公式（10） 式中：R —扫描速率（oct/min 或）
振动台模型试验地完整
国家自然科学基金重点项目资助（No. 50338040, 50025821）同济大学土木工程防灾国家重点实验室振动台试验室研究报告（A20030609-405） 12层钢筋混凝土标准框架 振动台模型试验的完整数据 Benchmark Test of a 12-story Reinforced Concrete Frame Model on Shaking Table 报告编制：吕西林李培振陈跃庆
同济大学 土木工程防灾国家重点实验室振动台试验室 2004年1月
目录 1 试验概况 (1) 2 试验设计 (1) 2.1 试验装置 (1) 2.2 模型的相似设计 (1) 2.3 模型的设计与制作 (1) 2.4 材料性能指标 (4) 2.5 测点布置 (4) 2.6 加速度输入波 (5) 2.7 试验加载制度 (9) 3 试验现象 (9) 4 试验数据文件 (12) 4.1 AutoCAD文件 (12) 4.2 输入地震波数据文件 (12) 4.3 测点记录数据文件 (12) 4.4 传递函数数据文件 (12)
实用标准文案 12层钢筋混凝土框架结构 振动台模型试验 1 试验概况 试验编号：S10H 模型比：1/10 模型描述：单跨12层钢筋混凝土框架结构 激励波形：El Centro波、Kobe波、上海人工波、上海基岩波 工况数：62 试验日期：2003.6.16 试验地点：同济大学土木工程防灾国家重点实验室振动台试验室 2 试验设计 2.1 试验装置 地震模拟振动台主要性能参数： 台面尺寸 4.0m×4.0m 最大承载模型重25t 振动方向X、Y、Z三向六自由度 台面最大加速度X向1.2g；Y向0.8g；Z向0.7g 频率范围0.1Hz～50Hz 2.2 模型的相似设计 表1中列出了模型各物理量的相似关系式和相似系数。 2.3 模型的设计与制作 模型比为1/10，梁、柱、板的尺寸由实际高层框架结构的尺寸按相似关系折算。原型和模型概况见表2，模型尺寸和配筋图见图1。
振动试验常用公式
振动试验常用公式 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
振动台在使用中经常运用的公式 1、求推力（F ）的公式 F=（m 0+m 1+m 2+……）A …………………………公式（1） 式中：F —推力（激振力）（N ） m 0—振动台运动部分有效质量（kg ） m 1—辅助台面质量（kg ） m 2—试件（包括夹具、安装螺钉）质量（kg ） A — 试验加速度（m/s 2） 2、加速度（A ）、速度（V ）、位移（D ）三个振动参数的互换运算公式 =ωv ……………………………………………………公式（2） 式中：A —试验加速度（m/s 2） V —试验速度（m/s ） ω=2πf （角速度） 其中f 为试验频率（Hz ） =ωD ×10-3………………………………………………公式（3） 式中：V 和ω与“”中同义 D —位移（mm 0-p ）单峰值 =ω2 D ×10-3 ………………………………………………公式（4） 式中：A 、D 和ω与“”，“”中同义 公式（4）亦可简化为： A=D f 250 2 式中：A 和D 与“”中同义，但A 的单位为g
1g=s 2 所以：A ≈D f ?25 2 ,这时A 的单位为m/s 2 定振级扫频试验平滑交越点频率的计算公式 加速度与速度平滑交越点频率的计算公式 f A-V = V A 28.6………………………………………公式（5） 式中：f A-V —加速度与速度平滑交越点频率（Hz ）（A 和V 与前面同义）。 速度与位移平滑交越点频率的计算公式 D V f D V 28.6103?=-…………………………………公式（6） 式中：D V f -—加速度与速度平滑交越点频率（Hz ）（V 和D 与前面同义）。 加速度与位移平滑交越点频率的计算公式 f A-D =D A ??23 )2(10π……………………………………公式（7） 式中：f A-D —加速度与位移平滑交越点频率（Hz ），（A 和D 与前面同义）。 根据“”，公式（7）亦可简化为： f A-D ≈5× D A A 的单位是m/s 2 4、扫描时间和扫描速率的计算公式 线性扫描比较简单： S 1= 1 1 V f f H -……………………………………公式（8） 式中：S1—扫描时间（s 或min ） f H -f L —扫描宽带，其中f H 为上限频率，f L 为下限频率（Hz ） V 1—扫描速率（Hz/min 或Hz/s ）
7-振动台模型试验设计方法研究
振动台模型试验设计方法研究 王磊陈华 四川省建筑科学研究院，四川成都，６１００８１ ［摘要］ 由结构的振动台模型试验结果来考察真实结构的动力特性，是研究工程结构地震反应的试验研究方法之一，根据不同的试验目的来设计模型试验，不同的试验目的采用不同的模型相似律，在振动台模型试验中是非常重要的，明确了土工结构在振动台模型试验中的相似问题。 Ｍｏｄｅｌ Ｄｅｓｉｇｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｓｈａｋｉｎｇ Ｔａｂｌｅ Ｔｅｓｔｓ Ｗａｎｇ ＬｅｉＣｈｅｎ Ｈｕａ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， Ｃｈｅｎｇｄｕ， ６１００８１， Ｃｈｉｎａ［ Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｉｔ ｉｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｕｎｄｅｒ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ． Ｔｅｓｔｓ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｓｈａｋｉｎｇ ｔａｂｌｅ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． Ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｓ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｉｍｉｌｉｔｕｄｅ ｒｕｌｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ． Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｓｉｍｉｌｉｔｕｄｅ ｒｕｌｅｓ ａｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｓｔ ｐｕｒｐｏｓｅ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｓｉｍｉｌｉｔｕｄｅ ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｒｅ ａｌｓｏ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． ［ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ； ｔｅｓｔｓ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｓｈａｋｉｎｇ ｔａｂｌｅ； ｓｉｍｉｌｉｔｕｄｅ ｒｕｌｅ
振动公式
振动试验机，振动测试仪常用公式汇总发布时间：10-11-15 来源：点击量：2212 字段选择：大中小 1、求推力(F)的公式 F=(m0+m1+m2+……)A…………………………公式(1) 式中：F—推力(激振力)(N) m0—振动台运动部分有效质量(kg) m1—辅助台面质量(kg) m2—试件(包括夹具、安装螺钉)质量(kg) A—试验加速度(m/s2) 2、加速度(A)、速度(V)、位移(D)三个振动参数的互换运算公式 2.1 A=ωv……………………………………………………公式(2) 式中：A—试验加速度(m/s2) V—试验速度(m/s) ω=2πf(角速度) 其中f为试验频率(Hz) 2.2 V=ωD×10-3………………………………………………公式(3) 式中：V和ω与“2.1”中同义 D—位移(mm0-p)单峰值 2.3 A=ω2D×10-3………………………………………………公式(4) 式中：A、D和ω与“2.1”，“2.2”中同义 公式(4)亦可简化为： A=f的平方除以250乘以D 式中：A和D与“2.3”中同义，但A的单位为g
1g=9.8m/s2 所以： A≈,这时A的单位为m/s2 定振级扫频试验平滑交越点频率的计算公式 3.1 加速度与速度平滑交越点频率的计算公式 fA-V= ………………………………………公式(5) 式中：fA-V—加速度与速度平滑交越点频率(Hz)(A和V与前面同义)。 3.2 速度与位移平滑交越点频率的计算公式…………………………………公式(6) 式中：—加速度与速度平滑交越点频率(Hz)(V和D与前面同义)。 3.3 加速度与位移平滑交越点频率的计算公式 fA-D= ……………………………………公式(7) 式中：fA-D—加速度与位移平滑交越点频率(Hz)，(A和D与前面同义)。根据“3.3”，公式(7)亦可简化为： fA-D≈5× A的单位是m/s2 4、扫描时间和扫描速率的计算公式 4.1 线性扫描比较简单： S1= ……………………………………公式(8) 式中： S1—扫描时间(s或min) fH-fL—扫描宽带，其中fH为上限频率，fL为下限频率(Hz) V1—扫描速率(Hz/min或Hz/s) 4.2 对数扫频： 4.2.1 倍频程的计算公式
振动试验必备公式
振动台在使用中经常运用得公式 1、 求推力(F)得公式 F=(m 0+m 1+m 2+ ……)A …………………………公式(1) 式中:F —推力(激振力)(N) m 0—振动台运动部分有效质量(kg) m 1—辅助台面质量(kg) m 2—试件(包括夹具、安装螺钉)质量(kg) A — 试验加速度(m/s 2) 2、 加速度(A)、速度(V)、位移(D)三个振动参数得互换运算公式 2、1 A=ωv ……………………………………………………公式(2) 式中:A —试验加速度(m/s 2) V —试验速度(m/s) ω=2πf(角速度) 其中f 为试验频率(Hz) 2、2 V=ωD ×10-3 ………………………………………………公式(3) 式中:V 与ω与“2、1”中同义 D —位移(mm 0-p )单峰值 2、3 A=ω2D ×10-3 ………………………………………………公式(4) 式中:A 、D 与ω与“2、1”,“2、2”中同义 公式(4)亦可简化为: A=D f ?250 2 式中:A 与D 与“2、3”中同义,但A 得单位为g 1g=9、8m/s 2 所以: A ≈D f ?25 2 ,这时A 得单位为m/s 2 定振级扫频试验平滑交越点频率得计算公式 3、1 加速度与速度平滑交越点频率得计算公式 f A-V =V A 28.6 ………………………………………公式(5) 式中:f A-V —加速度与速度平滑交越点频率(Hz)(A 与V 与前面同义)。
3、2 速度与位移平滑交越点频率得计算公式 D V f D V 28.6103?=- …………………………………公式(6) 式中:D V f -—加速度与速度平滑交越点频率(Hz)(V 与D 与前面同义)。 3、3 加速度与位移平滑交越点频率得计算公式 f A-D =D A ??23 )2(10π ……………………………………公式(7) 式中:f A-D — 加速度与位移平滑交越点频率(Hz),(A 与D 与前面同义)。 根据“3、3”,公式(7)亦可简化为: f A-D ≈5×D A A 得单位就是m/s 2 4、 扫描时间与扫描速率得计算公式 4、1 线性扫描比较简单: S 1=1 1V f f H - ……………………………………公式(8) 式中: S1—扫描时间(s 或min) f H -f L —扫描宽带,其中f H 为上限频率,f L 为下限频率(Hz) V 1—扫描速率(Hz/min 或Hz/s) 4、2 对数扫频: 4、2、1 倍频程得计算公式 n=2Lg f f Lg L H ……………………………………公式(9) 式中:n —倍频程(oct) f H —上限频率(Hz) f L —下限频率(Hz) 4、2、2 扫描速率计算公式 R=T Lg f f Lg L H 2/ ……………………………公式(10) 式中:R —扫描速率(oct/min 或)