1.国内外振动台与振动试验的研究现状
1.1国内外振动台研究现状
一、各类振动台的优缺点
用于振动试验的振动台系统从其激振方式上可分为三类:机械式振动台、电液式振动台和电动式振动台。从振动台的激振方向，即工作台面的运动轨迹来分，可分为单向(单自由度)和多向(多自由度)振动台系统。从振动台的功能来分，可分为单一的正弦振动试验台和可以完成正弦、随机、正弦加随机等振动试验和冲击试验的振动台系统。
1.机械式振动台
机械式振动台可分为不平衡重块式和凸轮式两类。不平衡重块式是以不平衡重块旋转时产生的离心力来激振振动台台面，激振力与不平衡力矩和转速的平方成正比。这种振动台可以产生正弦振动，其结构简单，成本低、但只能在约50Hz~100Hz的频率范围工作，最大位移为6mm峰一峰值，最大加速度约10g，不能进行随机振动。
凸轮式振动台运动部分的位移取决于凸轮的偏心量和曲轴的臂长，激振力随运动部分的质量而变化。这种振动台在低领域内，激振力大时，可以实现很大的位移(如100mm)。但这种振动台工作频率仅限于低频，上限额率为20Hz左右。最大加速度为3g左右，加速度波形失真很大。
对于所应用的机械式振动试验台具有几个共同的优点:结构简单、容易安装、造价较低、运用及维修简单可以、可以进行较长时间的试验。但也有共同的缺点:试验范围小、波形失真度大、不能采用反馈控制、很难实现随机振动及几个机械式振动台同步运行。
2.电液式振动台
电液式振动台的工作方式是用小的电动振动台驱动可控制的伺服阀，通过油压使传动装置产生振动。在实际应用中主要有力马达滑阀式电液振动台和喷嘴一挡板式电液振动台。这类振动台的主要优点是:能产生很大的激振力和位移(如激振力可以达104N，位移可达2.5m)、工作频率下限可以达到零赫兹、可以采用反馈控制、能实现随机振动及几个电液振动台进行同步运行。同时电液振动台的缺点是:难于在高频区工作，适用于在低频区及中频区进行振动试验。液压系统的性能容易受温度的影响，对油液要求高、造价贵、维修复杂。由于油泵的压力脉动，油液压缩性引起的共振、液压密封件的摩擦等，使得波形失真比电动振动台大。
这种振动台因其大推力、大位移可以弥补电动振动台的不足，在未来的振动试验中仍将发挥作用，尤其是在船舶和汽车行业会有一定市场。
3.电动式振动台
电动式振动台是根据电磁感应原理设计的，当通电导体处在恒定磁场中将受到力的作用，当导体中通以交变电流时将产生振动。振动台的驱动线圈正式处在一个高磁感应强度的空隙中，当需要的振动信号从信号发生器或振动控制仪产生并经功率放大器放大后通到驱动线圈上，这时振动台就会产生需要的振动波形。
电动式振动台是振动环境试验中广泛使用的一种振动设备，与其它振动设备相比，它主要的优点具有:工作频率范围宽、波形失真度小、频率稳定、控制方便、可以采用反馈控制。特别是它的高频特性，一般能工作到3kHz。对于几公斤推力的电动式振动台工作频率上限甚至可以扩展到10kHz以上，所以被广泛应用于航空、航天、护电器、仪器仪表、建筑、水利、交通运输和家电等各个领域。电动振动台的缺点是单台的激振力及振幅不够大，台面有漏磁场的影响，价格贵，维修复杂。
二、国内外振动台发展状况
1.国内振动台的研究现状
中国航天第702所拥有完整的振动环境试验手段和丰富的振动环境经验，按照GB2423、GBJ150、MIL-STD-810等各项标准进行产品的振动环境试验，建立了推力从7.5kN、10kN、
20kN、30kN、37 kN、50kN、90kN直至200kN的系列电动式振动试验系统和先进的数字式振动控制仪，能够完成5~2000Hz的随机、正弦扫频、经典冲击、冲击响应谱、随机加正弦等振动试验。其中200kN电动式振动台适合进行系统级振动试验，曾高质量地完成了我国所有返回式卫星的整星振动环境试验;90kN长冲电动式振动台是国际90年代的最新产品，能够实现试验频率范围2~2000HZ，最大位移士25mm(冲程)，19mm(振动);7.5kN和37kN 振动台的漏磁小于5G S，特别适合于对漏磁敏感的精密仪器的振动试验。从1969年起，浙江大学和核工部航天工业部合作研制中频振动校准装置BZD一1，于1973年研制成功并交付使用。1976年由七机部和浙江省联合组织鉴定，确认已达到国内外同类装置的水平，填补了国内的空白。经过两年使用后，于1978年正式作为国家中频振动基准。具体指标如下: 最大加速度:109
工作频率范围:10Hz一18kHz
横向振动比:<2%
加速度失真度:1%(20Hz~6kHz)
台面加速度不均匀度:1%
在此基础上，于1983年又研制成功低频振动计量标准系统，校准精度在2Hz一100Hz 内达到士2%，并陆续在有关计量部门投入了使用。此外在国内还有相关的厂家、部门在振动台的研制上也取得一定的成果。如江苏宝应振动仪器厂生产的BJ一n型高频振动校准台，其激振频响范围20Hz一50kHz，失真度小于3%。
2.国外振动台的研究现状
英国LDs公司(Ling Dynamic System Ltd)是国际著名的电动振动台系统的制造公司，目前已经形成覆盖正弦峰值推力从8.9N到289.IkN范围的四大类(永磁、风冷、水冷、长冲程)共82个型号产品的电动振动台系列生产能力。最大单机产品V994一DPA280K其正弦峰值可达289.IkN、最大加速度100g，是目前世界上单机推力最大的电动振动台。
丹麦的B&K公司的4812型振动台属于世界一流的振动台，目前我国计量使用的中频振动多为此种振动台。其频率范围为20~2000Hz，振级为1~200m/s2。
在美国，MB.UD.LingEleetronics，Thermotron和AeoustiepowerSystems公司生产的各种振动台。其中MB.UD.Ling电子公司制造的电动振动台质量优良，经久耐用，在美国享有一定的声誉。该公司生产的振动台规格多样，能满足多种动力试验的要求，所以很多用户购买它的产品。Therotron公司制造的各种高低温、热冲击等热应力正弦随机和冲击的振动应力以及组合环境的振动加载和振动控制系统成套设备，对于航天电子工业具有现实意义。
三、特种环境下使用振动台的研究情况
为了满足试验的要求，有时振动台需要在特种环境下进行工作，如水下使用的振动台，离心环境中使用的振动台，温度场下的振动台等。对于这些特殊环境下使用的振动台，其中对离心环境中使用的振动台研究比较多，提出了很多关离心振动复合环境下离心力的克服方法，如配重克服方法，气囊纠偏方法。而对于水下振动台，相应的研究就特别少，没有找到相应的文献资料。对温度场下使用的振动台，一般都作为综合环境试验用的振动台的一方面来研制，中国航天第702所90年代初在国内率先研制成功了三综合试验系统(三综合是指温度、湿度和振动的综合试验)。现在中国航天第702所正在研制四综合实验系统，四综合是指温度、湿度、真空和振动的综合环境试验。
1.2.2国内外振动试验研究现状
振动试验与其它工程技术一样从简单到复杂慢慢发展起来的，而且与当时的先进技术紧密相连。特别是近十多年来，随着计算机技术、传感器技术、自动控制理论和信息处理技术的发展，大大丰富该领域的内容，发展特别迅速，实用性日益增强。
一、正弦振动试验系统
正弦振动试验是实验室中经常采用的实验方法，是人们认识最早、了解最多的一种振动试验。作为随机振动试验的基础，一套振动试验系统若不能进行正弦振动，就不可能很好的进行随机振动试验。
1.定频试验
正弦振动试验，通常采用定频和扫频两种方法。如果零部件、设备或某个系统，是在某个或某几个激振频率下工作，则可在这些相应频率下进行定频试验，以考核试件的抗振能力和耐振强度。
2.正弦扫频试验
正弦扫频试验是在试验频率范围内，以某种规律连续改变振动频率以激励被试元器件、部件或整机等。扫频时频率的变化率称为扫频速率，常用的有线性扫频和对数扫频两种。快速扫频的频谱为连续谱，是主要用于模态分析的激励技术。由于试验时响应幅值来不及大到使之进入非线性的程度，这样系统可以称是线性的，这是优点，但是其信噪比较低。慢速扫频试验所需的时间较长，是一般环境实验所采用的方法，多用于寻找共振点。速度的不同将影响试验的效果，试验人员要凭经验在扫频时间和频率精度的矛盾中做出选择。
3.数字正弦控制系统
早期的正弦振动试验系统都是由模拟电路构成的。随着数控技术和锁相技术的发展，八十年代中期，各国相继推出了数字式正弦振动控制仪，例如B&K公司的1050，IMN公司的SVC，英国斯特朗公司的1952，林公司的SDC一8。我国在这方面起步较晚，很多还停留在模拟式的水平上，但随着计算机的廉价和普及，现在已有成数产品，如苏州试验机厂的KD一1型数控仪。目前正弦定频和正弦扫频试验都可在数字正弦振动控制系统中进行。
二、随机振动试验系统
正弦振动试验具有结构简单、控制方便和精度高等优点，但只有少量的振动环境近似服从正弦振动的规律，绝大多数的振动环境是随机的，要真实地模拟外场振动环境，随机振动试验是不可缺少的。随机振动试验远比正弦振动试验复杂，因此发展较晚。
早些年代(50年代)几乎无法进行随机振动试验，这就使许多工程技术人员开展了正弦和随机振动的等效研究，希望找到一种通用的等效准则，企图用正弦振动试验解决随机振动问题。最终研究结果表明正弦振动与随机振动不存在一般等效关系。当时，为了工程研究的需要，采用偏于保守的经验方法将随机状态等效转换成正弦条件作为产品的振动条件。这种方法用于产品强度的考核，这是出于无奈的一种变通方法。但随着工程技术的不断发展，可靠性要求的不断提高，到七十年代末这样的处理己经不能满足要求。许多产品能通过随机振动试验但是通不过正弦振动试验，而实际环境又是随机的，产品部门要求进行随机振动试验的呼声也越来越高。同时，由于随机振动理论的提高和试验技术的不断进步，各种随机振动试验设备相继问世，特别是信号的数字处理技术、快速傅立叶变换算法的出现，使随机振动试验技术飞速发展。
1.模拟式随机振动试验系统
最初的随机振动试验系统为模拟式随机振动试验系统。在国外，模拟式随机振动控制是在六十年代出现的，其振动过程控制采用随机均衡器完成，系统图中所串连的峰谷均衡器是用来产生系统频响的反函数，在试验的频率范围内，使每一个峰或谷都得到补偿，这样就使得振动台和均衡器的组合频率特性衡为常数，使激励信号和振动台输出信号的频谱一致。用这种系统进行试验不但麻烦，而且非常费时，试验精度又不高。模拟式随机振动控制系统是非常复杂的，特别是后来采用的多路滤波器进行多同道自动均衡系统，而且精度差、维修量大、使用调试困难、频率分辨率低，同时对振动台和信号源都提出了较高要求。因此，在随机振动试验早期还流行着两种与宽带相比简单易行的试验方法:窄带随机扫频和磁带随机振动试验。窄带随机扫频试验系统方框图和正弦扫频试验系统相似，。它采用一个频带较窄的
随机信号(约几赫兹到几百赫兹)，在规定频率范围内，用扫频的方法来激励试件。在试验进行过程中，窄带随机波的频带宽度可以不变(称为等带宽)。而窄带中心频率以某种规律在扫频频率范围内变化，即可以是线性扫频，也可以是对数扫频，但一般多用对数扫频方式。窄带随机扫频试验的优点是振动台的输出能量可以集中在一个较窄的频带内，而且调整、控制都比宽带方便。因此，窄带随机扫频试验可以实现用输出激振力较小的激振器进行较大功率密度的激振。其缺点是只能对试件顺序激起共振，这不利于研究试件的某些响应特性和各阶共振同时所引起的破坏情况。同时，比宽带随机试验费时。磁带随机法是利用磁带机产生的随机信号进行开环控制的方法。这种方法是首先利用正弦扫频或其它方法确定系统(或台面或试验控制点，这要根据试验要求而定)的频响函数，并用该频响函数和试验要求的规范谱在有能力进行模拟处理或数字处理的地方进行计算，得到驱动谱，然后将其生成与规范谱相对应的驱动信号并录制在磁带上。试验时，回放磁带信号给功率放大器，并调节功率增益，使总的均方根大到预定要求即可。对于简单的试件，其控制精度也能达到高再现。
磁带随机振动的缺点在于上述过程不是一次所能完成的，其驱动谱和响应谱互相峰谷均衡达到规范谱的容差范围可能要经过几个调整过程。而且对同一规范谱，试件换了，一般都要重新录制驱动谱。因此，每盘磁带只适于特定的规范谱、特定的振动台、特定的试件、特定的安装条件。虽然如此，对于一些简单和小型的试件而言，特别是大批量的元气件筛选、检验性试验，磁带随机试验方法仍是一种简便易行和节约成本的好方法。
2.数字式随机振动试验系统
随着计算机技术和数字信号处理技术的迅速发展，六十年代末到七十年代初，出现了数字随机振动控制系统，HP5427，DVC500等，这些设备具有较好的软硬件配置，闭环均衡速度较快。从八十年代初开始，我国开始研制数字随机振动控制系统:1984年，航天部北京环境试验工程研究所研制成功DRC一511计算机闭环随机振动控制系统;1987年，航天部六二三研究所亦研制成功相似的控制系统;1988年，西安交通大学国家机械结构强度与振动国家重点实验室与西北机械厂合作开DRC一88数字随机振动控制系统。
在振动台上模拟随机振动环境的控制设备可分为波形再现和功率谱再现两大类。前者要求振动试验信号和实际振动信号在时域上相等，即产生指定的振动信号波形。严格地说，基于波形再现的随机振动试验不可能是真正的随机试验，因为随机过程的周期趋于无限大，同时，由于随机过程的时域不确定性，使得时域控制的方法从根本上说是无法实现的，而只能是短子样随机载荷的重复。虽然这种试验有一定使用意义，但其试验结果的可靠性却值得怀疑。目前主要用于模拟地震等频率较低的试验。后者只要求振动试验信号和实际振动信号的功率谱相等，这一等价条件是基于相同功率谱密度分布的振动对设备结构具有相同的损伤和破坏的理论。这种随机试验主要用于模拟各种运输条件和其他一些频率较高的振动环境，其基本要求是能在振动台或是台上某控制点产生一个平稳的、各态历经的随机振动信号，信号的幅值分布特性接近高斯分布，信号的功率谱要满足试验条件要求的功率谱密度分布，比较常见的几种试验功率谱。
与桥梁相关的振动台试验参考文献:
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目前，在振动台试验研究方面，水与结构相互作用的试验研究工作主要集中在海洋平台和大坝方面。海洋平台主要解决波浪问题,大坝则主要解决地震问题。但大坝地震时水与大坝的相互作用问题与水中桥梁地震时的相互作用问题有很大差别。类似于桥墩的水中结构物的地震试验研究工作很少。
从现有文献看,目前很少进行过与桥梁结构相关的水下振动台试验研究,现有的动力荷载作用下桥梁与水的耦合响应问题的研究工作均局限于理论分析和数值模拟上。但试验研究一方面可以直接了解水对桩基桥梁地震反应的影响程度和主要影响因素,另一方面试验获得的数据可以作为检验针对桥梁地震辐射波浪理论正确性和精度的基础。
赖伟、王君杰等进行了桥墩地震动水效应的水下试验台研究，他们的结论为：结构周围水的存在会改变结构动力特性和地震动响应；水对结构的影响会改变结构水下部分受到的荷载激励，在相同地面加速度输入下,水对结构的动水附加质量效应也增大了结构受到的地震力。
沈润杰,何闻进行了大型宽频带水下振动台流固耦合动力学特性的研究。他们根据水下振动台运动部件大尺寸和宽频带工作的要求,提出了运动部件结构的设计原则,进而建立其在水域中的模型及流固耦合有限元方程,由此计算分析了运动部件的两个重要模态振型及频率—台面弯曲振动振型和运动部件轴向振动振型,并与空气中的计算结果进行了比较,结果表明,流固耦合使得运动部件这两个模态频率降低;进一步的实验研究表明,计算分析结果是正确的,流固耦合使得运动部件等效阻尼变大. 本研究结果为研制水下振动台系统的动态设计技术
和测试分析技术提供了重要的依据。
大连理工大学水下振动台介绍：大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室在从美国MTS 公司引进的一维水平单向大型电—液伺服控制地震模拟系统基础上, 将原振动台改为水平与垂直两向激振的水下振动台。在水槽中间为振动台台面; 沿振动台水平振动方向在水槽两边设置消能网, 消除波浪的反射作用。水槽内最大水深110m。
兰雅梅、薛雷平等进行了东海大桥桥梁桩柱承台水动力模型试验研究。他们通过模型试验研究了不规则波与均匀流共同作用于小尺度单桩的水动力特征。文中比较了不同工况下直桩与斜桩的受力特性。在频域内采用相关函数法进行了谱分析与互谱分析,得到波面谱与波力谱的相关关系,并给出波向力与波面相位差的变化规律。
本文是东海大桥桥梁桩柱承台水动力模型试验研究系列的部分成果,报道了不规则波与均匀流共同作用于小尺度单直桩和斜桩的受力的试验结果,给出了受力特征。值得一提的是,为了分别测量作用在低承台与桩柱上的水动力,本次试验尝试了新的测力方法,该方法有别于传统的悬挂式测力方法。根据本次试验要求特殊设计和加工的测量桩柱受力的天平, 可以完全安装在桩柱模型中,并具有可以水下工作的特点。从国内外文献看,尚未见到此方面的报道。
2 试验设备及方法
2. 1 试验设备及仪器
试验在上海交通大学海洋工程国家重点实验室的风、浪、流试验水池中进行, 该水池长50m、宽30m、深6m。水池一端装有一套双推板大功率的液压造波机,另一端铺设有一定斜度的格栅式消波滩。水池配有高压喷水造流系统及局部造流系统。
简易单向专用地震模拟振动台的研制
黄春霞、张鸿儒、隋志龙
地震模拟振动台不仅可以产生各种频率、振幅的规则振动,而且可以很好地再现地震波,因此它是抗震研究的重要设备。振动台始建于19世纪60年代末,首先是美国Berkeley加州大学建成了6. 1 m ×6. 1 m的水平和垂直两向振动台,随后日本国立防灾科学技术中心建成了世
界上最大的15 m ×15 m水平或垂直单独工作的振动台。到目前为止,据有关资料的不完全统计，国际上已经建成了近百座振动台。然而,振动台构造复杂,集精密机械加工、电液伺服控制技术和计算机技术于一体,因此价格昂贵,一般高等学校和科研院所很难建造。我们在完成国家自然科学基金资助项目“碎石桩加固液化地基效果的试验究”的过程中,利用北京交通大学土建学院结构工程实验室从美国MTS公司引进的电液伺服加载试验系统,建成了一个简易单向专用振动台。试验结果表明,本次试验所研制的单向专用振动台是合理可行的,为取得可信的试验结果打下了坚实的基础。同时,该设备还可以进行其它岩土结构振动台模型试验,为今后岩土抗震研究奠定了试验基础。
结构一地基动力相互作用体系振动台模型试验研究
吕西林、陈跃庆、陈波、黄炜、赵凌
1前言
近30年来，国内外就结构一地基动力相互作用对结构地震反应的影响已进行了多方面的研究，其中大量工作集中在理论研究与计算分析上，取得了一些进展。但由于问题的复杂性，不同的计算方法都引进了一些假定和进行了不同程度的简化，以致不同方法给出的结构一地基反应间存在很大的差别.，进入90年代以来，日本、美国等国家开始进行现场振动试验和振动台试验，但由于各种条件限制，试验研究远不及理沦与计算分析那样广泛、深入，使得许多理沦研究结果得不到试验验证，难以直接指导工程设计。因此，开展结构一地基动力相互作用体系的试验研究，据此验证理论与计算分析的研究成果，改进或提出合理的计算模型和分析方法，就显得非常重要。
结构一地基动力相互作用的试验研究分为振动台模型试骇和现场振动试验。现场振动试验接近实际，但实际的边界条件与材料特性很复杂难以分析各个因素对反应的影响，且试验费用很高、耗时很长。而振动台模型试验的试验成本相对较低，可重夏性和可操作性强，试验目的和进程容易为研究人员所控制，因而越产，越受到入们的重视。近年来，随着模型相似理论和结构抗震试验技木的发展，振动台模型试验成为进行结构一地基动力相互作用试验研究的有效途径。
本文在国家自然科学基金重点项目“结构与地基相互作用的振动台试验与分析研究”的资助下，在国内率先尝试进行结构一地基动力相互作用体系的振动台模型试验，以了解结构一地基相互作用的效果及规律。试验中，考虑了模型的相似设计，采用桩基和箱基两种基础形式，以配置不同大小质量块的单柱模拟上部结构。
结论：
通过上一基础一上部结构动力相互作用体系的振动台模型试验，得到动力相互作用体系的地震动反应的一些主要规律如下:
（1）在地震动的激励下，结构会发生整体沉降。当为桩基时，结构尽管有沉降，但一般不发生倾斜;对于箱基的情况，结构沉降更严重，且往往产生倾斜直至倾覆。这与实际地震震害一致。
（2）由于地基一结构动力相互作用的影响，软上地基中相互作用体系的频率远小于刚性地基上不考虑结构一地基相互作用的结构自振频率，而阻尼比则远大于结构材料阻尼比。
(3)软上地基对地震动起滤波和隔震作用。地震动自下而上传播中，软上地基过滤了大部分高频地震动，仅留下低频成分，而且加速度峰值减小。
(4)由于_L部结构的振动反馈，改变了基底地震动的频谱组成，使基础处的地震动与自由场地震劝不完全相同。试验表明，基础处的有效地震动输人比自由场地震动小，与体系频率接近的分量获得加强，而有些频率分量减弱。
(5)整个体系的加速度峰值反应在高度上呈“K”形分布，且各点的加速度峰值放大系数小于l。基础顶面处的反应最小，上部结构的反应校基础顶面处的反应大，随着输人加速度峰值的增加，由于土体的非线性，加速度峰值放大系数减小。
(6)上部结构柱顶加速度反应士.要由基础转动引起的摆动分量组成，平动分量次之，而弹性变形分量很小。可见在软土池基时，考虑基础转动和平动十分必要。
(7)桩身应变幅值呈桩顶大、桩尖小的倒三角形分布。桩上接触压力幅值呈桩顶小、桩尖大的三角形分布。
(8)在上海人工波激励下，体系反应明显大于El Centro波输人下的反应。
由此可见，结构一地基动力相互作用对体系地震反应的影响是很显著的。在深人研究的基础上，有必要对刚性地基假定和现行结构抗震设计方法作出改进。本次试验也为验证理沦与计算分析的研究成果、改进或提出合理的计算模型和分析方法提供了丰富的试验数据，为进一步研究奠定了墓础‘
考虑桩—土—桥梁结构相互作用振动台试验研究
韦晓、范立础、王君杰
摘要：实验室进行相互作用试验对进一步认识和完善桩- 土- 结构相互作用研究有十分重要的意义。本文设计实现了一个进行桩- 土- 结构相互作用试验研究的土箱模型, 并在振动台上进行了自由场模型试验, 通过自由场土层反应理论分析检验了土箱设计的合理性。在此基础上进行了单柱桩墩模型、单柱墩2 ×2 模型、双柱墩2 ×2 模型和双柱墩3 ×2 模型的试验, 探讨了不同桩基形式和桥墩结构在不同输入地震动下的地震反应规律及结构破坏特征, 对比研究了单柱墩与双柱墩桥梁抗震性能, 为进一步验证和研究相互作用理论分析提供了基础数据。
由于振动台要在水下工作，必与水存在祸合而产生参振附加质量。这附加质量是流体与结构藕合振动所特有的，可能会大到足以使结构振动特性发生量级的改变，并且具有随振动位移、速度、加速度变化的特点，因此使问题复杂化。这就使本试验装置的研究存在以下主要难点:
1.流固祸合状态下，运动部件的固有频率是否发生变化需要研究，因为这直接关系振动台的工作频带，如何提高频带是个值得研究的难点。
2.由于在水下工作，运动部件和基体之间必须采取合适的隔水系统，这无疑将影响运动部件的振动波形，如何减少影响也是个难点。
3.在水中运动，由于非线性、干扰因素(如反射波、颠覆力矩、阻尼等)存在，会影响运动部件的振动波形，这样就对波形失真控制提出了要求。
4.在流体作用下，运动部件内部会不会产生模态共振和工作台面的模片化也是只得研究的问题。避免能量在内部消耗和台面振动不均匀也是应解决的问题。
5.由于以上各因素的存在，使测控系统设计存在一定的难度。.
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
压力试验机操作规程 1.接通电源，仪器预热5分钟以上，按下启动按钮，关闭回油阀，缓慢打开送油阀，使活塞浮起。 2.输入试样组号P0000（试验编号），设定试件的截面代号S （100×100mm设定1，150×150mm设定2，200×*200mm设定3）。 3.加荷在试件即将接触上压板时按至零，消除系统零误差，继续加荷，直至试件破裂，仪器显示最大力值，依次做完本组试验，自动打印该组数据。 4.按“取消”键，可以结束本组试验，已测数据被存在仪器内。 5.关闭送油阀，同时打开回油阀，切断电源。 6.加载过程中，根据GB/T500812002的规范，对不同时间应控制的加荷率范围如下： 100mm*100mm立方体试块 强度≦C30时，为3.16—5.26KN/s 强度≧C30并为 水泥标准养护箱操作规程 1.箱体就位静止24小时后，换好地线调节好水平，向水箱加清洁凉水，水位超过加热管，并向温控仪传感器茧型塑料盒内加蒸馏水，将纱布一头放入盒内，打开侧门拿掉增湿器喷嘴，取下水箱逆时针旋下水箱底盖，加满清洁水（蒸馏水最佳）。旋紧盖后放回增湿器上，将喷雾量旋钮调节到最大位置。 2.设定温度为20±1℃。 3.设定温度大于等于95%。 4.打开仪表电源开关。 5.工作正常后装入试件进行养护。 6.对箱内温度.湿度每天做好记录。 振动试验机的基本操作方法 1 范围 本标准规定了振动试验机的一般要求、基本参数、技术要求、检验方法和检验规则等。 本标准适用于额定正弦激振力或随机激振力不大于200 kN试验用振动试验机。 激振力大于200 kN的振动试验机宜由用户和制造者或供应商参照本标准协商达成协议。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用的这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB／T 2298机械振动与冲击术语(GB／T 2298—1991，neq ISO 2041：1990) GB／T 2611 2007试验机通用技术要求 JB／T 6147—2007试验机包装、包装标志、储运技术要求 3 术语和定义 GB／T 2298确立的以及下列术语和定义适用于本标准。 3.1 额定负载 rated mass 有关技术文件规定的最大试验负载。 3.2 额定正弦激振力 rated excitation force under sinnsoidal conditions 不同试验负载下所有最大正弦激振力的最小值。 3.3 额定正弦加速度 rated sinusoidal acceleration 正常工作时，台面允许达到的最大加速度。 3.4 极限特性 limit characteristic 在不同的试验负载下随频率变化的位移速度一加速度的极限值，一般用极限曲线表示。3.5 额定频率范围 rated frequency range 极限特性曲线的最低频率至最高频率的范围。 3.6 额定随机激振力 rated random excitation force 任一试验负载下随机激振力的最小值。该力与频率上、下限之间的均匀加速度功率谱密度对应。 4 振动试验机的组成 振动试验机由以下部分组成： a)振动试验机台体； b)功率放大器； c)振动控制仪(可按照用户要求配置)； d)冷却风机或热交换器等辅助设备。 5 基本参数与参数系列 5.1 振动试验机应给出下列基本参数： a)额定正弦激振力； b)额定随机激振力； c)额定频率范围； d)额定加速度； e)额定速度； f)额定位移； g)额定负载。 5.2振动试验机参数系列见表l，并优先选用表1的参数。 了解振动试验的目的和必要性 现今世界经济潮流,已从过去地域性的经济模式而走向全球性的经济贸易。无论是地域性市场或进军全球市场，高质量的表现是不容讳言的。而振动测试更是协助您产品跃入高质量行列中不可缺乏的利器。 产品达到用户手中，在此过程中将有不同状态之振动产生，造成产品不同程度的损坏。而对于产品有任何损坏都不是厂商及客户所愿意见到的，然而运送过程所发生的振动却是难以避免，若一味的提高包装成本，必将带来严重而不必要的浪费，反之脆弱的包装却造成产品的高成本，并丧失了产品形象及市场，这些都不是我们所愿见到的。 振动测试约在四、五十年前开始萌芽，理论建立时，并无助于人们相信它的重要性，直到二次大战时，许多的飞行器、舰艇、车辆及器材在使用后，意外的发现机件失零的比例相当高，经研究的结果发现，大都由于其结构无法承受其本身所产生的长时间共振，或搭载物品承受运送共振所引起之，组件松脱、崩裂，而致机件失零甚而造成巨大损失。当这项结果公布后，振动测试才受到各界重视，纷纷投入大笔经费、人力去研究。尔后，对于振动量测分析以至模拟分析的近代理论建立后，对振动测试的方法及逻辑亦不断改进。尤其现今货物的流通频繁，使振动测试更显重要。 然而振动测试的目的，是在于实验中作一连串可控制的振动模拟，测试产品在寿命周期中，是否能承受运送或振动环境因素的考验，也能确定产品设计及功能的要求标准。据统计的数据显示提升3%的设计水平，将增加20%的回收及减少18%的各项不必要支出。振动模拟依据不同的目的也有不同的方法如共振搜寻、共振驻留、循环扫描、随机振动及应力筛检等，而振动的效应计有：一、结构的强度。二、结合物的松脱。三、保护材料的磨损。四、零组件的破损。五、电子组件之接触不良。六、电路短路及断续不稳。七、各件之标准值偏移。 八、提早将不良件筛检出。九、找寻零件、结构、包装与运送过程间之共振关系，改良其共振因素。而振动测试的程序，须评估订定试验规格，夹具设计之真实性，测试过程中之功能检查及最后试件之评估、检讨和建议。 振动测试的要义在于确认产品的可靠度以及提前将不良品在出厂前筛检出，并评估其不良品的失效分析以期成为一个高水平、高信赖度的产品。 欢迎您与我们连络，我们提供给予您的不只是一部高质量的振动测试机，更是提升贵公司产品水平及形象的最佳利器，拥有它您的产品将无往不利。 一、产品用途： 振动试验机模拟产品在制造，组装运输及使用过程中所遭遇的各种环境，用以鉴定产品是否忍受环境振动的能力，适用于电子、机电、光电、汽机车、玩具……等各行各业的研究、开发、品管、制造。振动试验机能让我们提早知道产品或产品中的部件的耐振寿命，从而确定产品设计及功能的要求标准。 二、检测范围： 1、产品结构的强度。 2、结合物的松脱。 3、保护材料的磨损。 4、零部件的破损。 5、电子组件的接触不良。 6、电路短路及断续不稳。 7、各零件之标准值偏移。 8、提早将不良件筛检。 9、找寻零件、结构、包装与运送过程间之共振关系。 振动实验机操作规程示范 文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月 振动实验机操作规程示范文本 使用指引：此操作规程资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1、确认主机电源相位是否正确。机箱底部有相位保护 提示，灯亮为OK。 2、调整振动台高度。 3、调整风机相位以吹风为准。 4、面板操作： 4．1电源一切OK后，先开MAIN，再开SYSTM开 关，停顿10秒钟左右，NORMAL指示灯亮后OK。 4．2输入信号源，机台即或振动。 4．3相关指示含义： 名称含义备注 EXT-1 指外部信号输入通道切换EXT-1为准 EXT-2 INT-S.G 信号切换EXT-S.G为准 EXT-S.G TEST 自检校准不用动 CAL FIX 定频不用动 SWEEP 扫频不用动 ALARM 报警开关“ON”为开；“OFF”为关 EMG 紧急开关 STOP RESET 复位开关 5、关机 先停止振动，先关信号源，再关SYSTEM开关，最后关MAIN开关。 6、注意事项 振动台工作时，被振动物要按要求固定牢固，应有人 第一章绪论 §1-1船舶结构力学的内容与任务 船舶是一个复杂的水上工程建筑物。它航行于江河湖海，担负着运输、生产、战斗及其他各种任务。我国有漫长的海岸线，无数的内河湖泊，还有广阔富饶的海疆，为此就需要大量的、各种类型的船舶来从事各方面的工作，为社会主义革命和建设服务。 为了保证船舶能很好地完成上述任务，船舶应具有良好的航行性能、工作性能和具有一定的强度。 船舶具有一定的强度，是指船体结构在正常的使用过程和一定的使用年限中具有不破坏或不发生过大的变形的能力，以保证船舶能正常地工作。由于一般船舶的经常工作状态是航行状态，因此设计人员应首先保证船舶在航行状态有足够的强度。 船在海洋中航行，它所受到的外力是相当复杂的。这个外力除了船的载重和装备等重量以外，主要就是水作用于船体的力。除非船是静置于水中，否则船上受到的力总是动力。动力包括水动压力、冲击力以及船在运动中的惯性力等等。这些力显然取决于海面的情况，波浪的大小(即所谓环境条件)，并且还是随机性的，这样就使得船体外力的确定显得相当复杂了。 尽管如此，人们通过长期的生产实践，分析了船体受力和变形的主要特征，认为在考虑船体强度问题时，首先把船整体当作一根梁来研究是合理的。这时将船——或者如一些文献中所说，将“船体梁”’(ship hull girder)静置于静水中或波浪上，计算在船纵向(船长方向)分布的重力与浮力作用下的弯曲变形与应力。这种将船作为一整体来研究的强度问题就叫做船体的“总纵强度”或简称为“总强度”问题，如图1-l，图中(a)称为“中拱状态”(hogging condition)；(b)称为“中垂状态”(sagging conation)。长期以来，总强度一直是船体强度校核的主要方面。 除了总纵强度以外，船体的横向构件(如横梁、肋骨、肋板等)及船体的局部构件(如船底板及底纵桁等)也会因局部荷重而发生变形或受到破坏，因此亦需研究这些横向构件或局部构件的强度问题。这类问题通常称为“横向强度”问题或“局部强度”问题，如图1-2及图1-3，以便与前述的总纵强度问题有所区别。 把船舶静置于波浪上或静水中，按简单梁的弯曲理论来研究总纵强度当然是初步的。因此随着时间的推移，人们的认识在总强度的基础上逐步提高，从而使船体强度的计算更接近 于实际。首先提出来的是稳定性问题。十九世纪后期，由于船舶尺度的增加，发现船在总弯曲时船体受压的构件(主要是中垂状态时的上层甲板)常常会因为受压过度而丧失稳定性，这样就大大减低了船体抵抗总弯曲的能力。因此在总强度计算的同时，稳定性问题就被提了出来。亦就是说，我们在研究船体总强度的时候，必须要考虑受压构件是否有失稳现象，并要分析构件失稳后的应力再分配问题，这样才能正确地反映船体总强度的承载能力。 1.国内外振动台与振动试验的研究现状 1.1国内外振动台研究现状 一、各类振动台的优缺点 用于振动试验的振动台系统从其激振方式上可分为三类:机械式振动台、电液式振动台和电动式振动台。从振动台的激振方向，即工作台面的运动轨迹来分，可分为单向(单自由度)和多向(多自由度)振动台系统。从振动台的功能来分，可分为单一的正弦振动试验台和可以完成正弦、随机、正弦加随机等振动试验和冲击试验的振动台系统。 1.机械式振动台 机械式振动台可分为不平衡重块式和凸轮式两类。不平衡重块式是以不平衡重块旋转时产生的离心力来激振振动台台面，激振力与不平衡力矩和转速的平方成正比。这种振动台可以产生正弦振动，其结构简单，成本低、但只能在约50Hz~100Hz的频率范围工作，最大位移为6mm峰一峰值，最大加速度约10g，不能进行随机振动。 凸轮式振动台运动部分的位移取决于凸轮的偏心量和曲轴的臂长，激振力随运动部分的质量而变化。这种振动台在低领域内，激振力大时，可以实现很大的位移(如100mm)。但这种振动台工作频率仅限于低频，上限额率为20Hz左右。最大加速度为3g左右，加速度波形失真很大。 对于所应用的机械式振动试验台具有几个共同的优点:结构简单、容易安装、造价较低、运用及维修简单可以、可以进行较长时间的试验。但也有共同的缺点:试验范围小、波形失真度大、不能采用反馈控制、很难实现随机振动及几个机械式振动台同步运行。 2.电液式振动台 电液式振动台的工作方式是用小的电动振动台驱动可控制的伺服阀，通过油压使传动装置产生振动。在实际应用中主要有力马达滑阀式电液振动台和喷嘴一挡板式电液振动台。这类振动台的主要优点是:能产生很大的激振力和位移(如激振力可以达104N，位移可达2.5m)、工作频率下限可以达到零赫兹、可以采用反馈控制、能实现随机振动及几个电液振动台进行同步运行。同时电液振动台的缺点是:难于在高频区工作，适用于在低频区及中频区进行振动试验。液压系统的性能容易受温度的影响，对油液要求高、造价贵、维修复杂。由于油泵的压力脉动，油液压缩性引起的共振、液压密封件的摩擦等，使得波形失真比电动振动台大。 这种振动台因其大推力、大位移可以弥补电动振动台的不足，在未来的振动试验中仍将发挥作用，尤其是在船舶和汽车行业会有一定市场。 3.电动式振动台 电动式振动台是根据电磁感应原理设计的，当通电导体处在恒定磁场中将受到力的作用，当导体中通以交变电流时将产生振动。振动台的驱动线圈正式处在一个高磁感应强度的空隙中，当需要的振动信号从信号发生器或振动控制仪产生并经功率放大器放大后通到驱动线圈上，这时振动台就会产生需要的振动波形。 电动式振动台是振动环境试验中广泛使用的一种振动设备，与其它振动设备相比，它主要的优点具有:工作频率范围宽、波形失真度小、频率稳定、控制方便、可以采用反馈控制。特别是它的高频特性，一般能工作到3kHz。对于几公斤推力的电动式振动台工作频率上限甚至可以扩展到10kHz以上，所以被广泛应用于航空、航天、护电器、仪器仪表、建筑、水利、交通运输和家电等各个领域。电动振动台的缺点是单台的激振力及振幅不够大，台面有漏磁场的影响，价格贵，维修复杂。 二、国内外振动台发展状况 1.国内振动台的研究现状 中国航天第702所拥有完整的振动环境试验手段和丰富的振动环境经验，按照GB2423、GBJ150、MIL-STD-810等各项标准进行产品的振动环境试验，建立了推力从7.5kN、10kN、 一、竞赛目的 通过比赛，加强华东地区工科院校土建类专业之间的相互交流，促进学生创新能力和专业技术水平的提高，营造培养卓越工程人才的良好氛围。 本次比赛突出设计理念、结构概念、结构体系创新，采用先进设备实施加载试验，希望能从理论创新引领实际工程发展的角度，加强理论与实际的有机结合，注重对设计构思与实施结果一致性的考察。 二、竞赛题目 高层建筑抗震性能模拟地震振动台试验 三、竞赛内容 1、结构方案概念设计及方案优选； 2、结构分析与制作详图设计； 3、结构模型制作； 4、结构模型模拟地震振动台试验。 四、竞赛细则 （一）材料及制作工具 1、材料 主体材料：有机玻璃板，额定厚度：1mm、2mm，弹性模量2.6?103MPa，强度40MPa，比重1.2。 辅助材料：镀锌铁丝，规格22号，直径0.71mm，材质：Q235。 胶接材料：氯仿、502胶（辅助安装质量块用，安装质量块时在实验室现场领取）。 标识材料：红、黄、蓝、黑彩色不干胶纸各一张，规格100?40。 【注1】材料由组委会提供，不允许使用任何其他材料。 【注2】材料参数仅供参考，有机玻璃板厚度、镀锌铁丝的直径可能 有较大的误差，以实测结果为准。 2、制作工具 钩刀、美工刀、电吹风、0#水砂纸、锉刀、直尺、图板、小毛笔、滴管注射器。 （二）模型设计要求 1、底座 虚线内为模型可使用范围，Φ1=8为柱脚安装孔，Φ2=5为底板安装孔 底座平面示意图 模型需可靠连接于底座上，然后固定于地震模拟振动台台面上。底座为有机玻璃板，尺寸250×250×6mm，外围25mm范围不得有任何构件。底座内部200 200范围8个直径8mm的圆孔，可用于固定构件（上部模型如不能利用这8个孔，可采用其它任一有效方式将上部模型固定于底板上）；外围12个直径5mm的孔用于将底座固定于地震模拟振动台台面上。底座平面示意见上图，底座上不得另行钻孔。 船体结构修理工艺 一，常见的几种施工工艺 1. 结构更换：更换损坏了或蚀耗了的部件，使之恢复成原有的形式； 2. 结构部分更换：考虑到整个结构更换比换困难，涉及面广，其中有的部件的蚀耗还未到非换不可的程度，征得验船师的同意，可以进行结构部分更换； 3. 结构矫正：在更换外板、甲板时采用，主要包括冷加工矫正和就地热矫正； 4. 结构拆下、矫正、装复：有时外板变形严重，无法就地矫正修复，则将外板拆下送到车间，利用机械设备进行矫正，待在外板原来的部位的内部骨架就地矫正结束后，再将外板原位装复，必要时亦可将骨架一起拆下送车间矫正； 5. 结构拆除：有时船体经过改装后，有一些结构已无存在的必要，须予以拆除； 6. 焊接工艺：（1）焊接前，接缝处应批出斜坡口，以消除夹缝空档。常见的坡口按焊接的要求有V形、Y形、X形和K形；（2）焊接表面冷却后有一层灰色的焊渣，必须铲除干净，防止夹渣。焊缝要求均匀平整，如焊坑、咬边或者烧穿钢板，均为不合格，应当刨除重焊；（3）对于旧焊缝的修理，不可直接在原有的焊缝上面加焊，应将待修的旧焊缝及其两端各延长5－8mm长度全部刨掉，批出整齐的斜坡口，然后焊接，要特别注意新、旧焊缝接合处的质量；（4）对于构件本体裂缝的焊接，必须先在裂缝的两端各钻一个止裂孔，以便使其内应力在此处向各个方向分散，然后批槽堆焊。如果焊接大尺寸的铜制构件的裂缝，除必须钻止裂孔及批槽外，还应当预先用慢火将构件烘热，保持在一定温度上焊补；（5）对于地环、羊角等的焊接，如带底座者，应按复板焊接的工艺要求进行焊接；如天底座者，其脚部应批成锥形然后堆焊，不可采用仅在圆钢角部堆焊一圈的方法。 二，船体渗漏及其修理工艺 1. 产生原因： 由于金属遭受腐蚀，其完整性就逐渐遭到破坏，在焊缝处局部强度逐渐下降，加上船舶在海面上经常收到水的压力和波浪冲击，以及船舶主机、辅机工作时引起的船舶振动，还有不正确的货物装载与移动，船舶在波浪上时而中拱，时而中垂等，在这些外力的作用下，船舶产生纵向和横向的弯曲，使船体发生变形，在腐蚀严重处就造成焊缝纹路增大，从而产生渗漏现象，这在船体外板、甲板和水密舱壁的接缝处常可见到。 2. 修理工艺： 振动试验时传感器的安装 唐永革 随着改革开放政策的继续贯彻加之国产设备的不断完善，电动振动台将会在科研及应用领域发挥更大的作用。怎样正确使用电动振动台，已成为从事环境试的工程技术人员和操作人员不可忽视的问题。现结合实例，谈谈就怎样使用电动振动台提高振动试验再现性。 一．必须明确的概念（GB/T2423.10） 1．固定点：固定点是指试验样品和夹具或试验样品和振动台(如果振动台装有附加台面时，则指试验样品和附加台面)点接触的部分，此处在实际使用中通常定试验样品的地方，如果实际安装结构的一部分作夹具使用(诸如减震架、托架等届试验样品本身所带)则应取其和振动台点接触的那部分作固定点，而不能用试验样品和安装结构点接触那部分作固定点。 2．测量点：在GB/T2423.10中附录中规定了两种类型的测量点,主要点就是检查测量位于振动台、夹具或试验样品上所承受的实际振动量值，该点尽可能要接近固定点，在任何情况下，检测点上的传感器都要和固定点刚性连接，因为试验的要求就是通过许多检测点来保证的。 3．检测点：在振动试验中，所选择的用以监视和测量台面振动量值和试验样品(或试验样品某一薄弱环节)响应的传感器的安装点。 4.基准点:是从检测点中选定的点,为了满足GB/T2423要求,该点的信号是用来作控制试验用的. 5．控制点：在振动试验中用以控制振动量值(该量值是试验样品标准所规定的值)的传感器的安装点，该点也必须是固定点中具有代表性的点。 控制点可分单点控制和多点控制. 二．如何选择控制点、检测点、监测点的位置 1．控制点的位置：控制点必须选择在与试验样品安装点直接点接触的固定点的最近处。 (1)由于电动振动台的台面较小，加之原台面不易直接安装试验样品，一般使用者都安装了附加台面，并且在安装时充分利用了原台面上的所有安装孔，都和附加台面进行了刚性固定连结，把它看成与原台面合成了一个新的整体，这是 振动台操作规程 本试验室振动台用于水泥砼坍落度小于70mm时试件成型试验规格，型号为ZT—1×1，为了确保试验准确和安全，规定本规程： 1、将混凝土试品的试模放置在振动台上，于台面的中心线相对称、夹牢。 2、振动电机应有良好的可靠地线。 3、接通电源，开动振动台至混凝土表面出现乳状水泥浆时为止。振动时间一般不超过90S。 4、振动结束后，用金属直尺沿试模边缘刮去多余混凝土，用镘刀将表面抹平。 5、试验完毕，关掉电源，清扫振动台台面。 液塑限测定仪操作规程 1、调平底脚螺母，使工作面水平。 2、接通电源，放上测试土样，再使电磁头吸住圆锥仪，使微分尺垂直于光轴。 3、调节投影象清晰，再调零线调节旋扭，使屏幕上的零线与微分尺零线的影象重合。 4、转动平台升降螺母，当锥尖刚与土面接触，计时指示管亮，圆锥仪即自由落下，延时5秒，读数指示管亮，即可读数， 5、读数后，要按复位按钮，以便下次进行试验。 SJD60型强制式混凝土搅拌机操作规程 本试验室的混凝土搅拌机用于室内混凝土配合比试验搅拌，规格为SJD60型，为了确保试验准确和使用安全，规定本规程。 1、启动前将筒限位装置销紧，用少量砂浆涮膛，再刮出涮膛砂浆。 2、按规定称好各种原材料，往拌和机内顺序加入石子、砂、水泥。 3、开动拌和机马达，将材料拌和均匀，在拌和过程中将水徐徐加入，全部加料时间不宜超过2min. 4、水全部加入后，继续拌和约2min. 5、卸料时先停机，然后将筒体位置手松开，再旋转手轮，由蜗轮付带动料筒旋转到便于出料的位置，停止转动，然后启动机器使主轴运转方向排出物料，直至将料排净停止主轴运转旋转手轮使料筒复位。 6、清洗料筒，将水倒入料筒内使主轴运转将料筒和铲片冲洗干净或用沙子清洗也可。 1.系统的自由度：确定振动系统运动所需的独立坐标数目即为系统的自由度数。 2.广义坐标：这种确定系统在空间位置的独立参变量称为广义坐标。 3.线性振动：在这些条件下，系统的振动可以用常系数线性微分方程来描述，称为线性振动。 4.自由振动：系统对初始激励的响应通常称为自由振动。 5.强迫振动：对外部作用力的响应称为强迫振动。 6.干摩擦阻尼力：当系统与外界的固体相接触运动时，即产生摩擦阻力，称为干摩擦阻尼力。 7.粘性阻尼力：它是系统与外界粘性流体接触时，在速度不高的情况下所产生的阻尼力。 8.流体动力阻力：当系统与外界的粘性流体接触，且速度较高，并在粘性较小的流体中运动 时，即发生与速度平方成正比的阻力，称为流体动力阻力。 9.材料内阻尼力：是因为实际材料并不是完全弹性而引起的，又称材料的非弹性阻尼。 10.结构内阻尼力：是因为系统本身结构装配或连接而引起的。 11.准周期振动：这种由于振动系统受到阻尼力作用，造成能量损失而使振幅逐渐减小的振动 称为衰减振动，或称为准周期振动。 12.均匀直梁弯曲自由振动的特性：（1）均匀直梁是具有分布质量及抗弯刚度的无限自由度系 统（2）固有频率和固有振形是结构的固有特性，不仅与材料的性质、结构的刚度等因数有关，而且还和边界条件有关（3）当梁作任一主振动时，类似于单自由度系统的振动（4）在所讨论的线性振动范围内，均匀直梁弯曲自由振动是无限多个主振动的线性叠加，梁中任一点的运动则是各主振动所引起运动的总和。（5）固有振形具有正交性，即各固有振形之间是相互独立的。 13.Timoshenko梁理论：一般的梁单元,是基于初等力学中的平截面变形假定,在这个假定中, 实际上认为弯曲变形是主要的变形,剪切变形是次要的变形,因而可以不计,这对于高度远小于跨度的实腹梁来说,不会引起显著的误差,但对于有些空腹梁或都高跨比不是很小的梁来说,就不太精确了,所以有必要计及剪切变形，Timoshenko梁就是能考虑剪切变形的梁。 14.转动惯量和剪切变形对梁固有频率的影响：从物理意义上说，剪切的作用使系统的刚度下 降，转动惯量使系统的有效质量增加，这两方面的影响均使系统的固有频率降低。其中剪切的影响大于转动惯量的影响。 15.船体总振动：整个船体的振动称为总振动，这时将船体视为一根两端自由支持的变截面空 心梁。包括：（1）垂向振动：在船体的纵中剖面内的垂向弯曲振动（2）水平振动：在船体的水线面内的弯曲振动（3）扭转振动：船体横剖面绕纵向轴线的振动（4）纵向振动：船体横剖面沿其纵向轴线作纵向抗压的往复振动。 16.局部振动：船体局部结构，如板架、梁、板等对于整个船体所作的附加振动称为局部振动。 （1）垂向振动：平行于垂向轴的的直线振动（2）横向振动：平行于左右方向的水平振动（3）纵向振动：平行于首尾方向的水平振动。 17.随机振动：这种在任何未来时刻表征振动物理量的瞬时值不能预先精确地加以判断的非周 期性的持续振动；波击振动：当波浪的遭遇频率与船体的首谐垂向固有频率相等时，会出现由波浪对船体的非冲击性水动力作用引起的全船稳态垂向垂向两节点振动；浪击振动：是非周期性的振动，是船体受波浪冲击而出现的弯曲振动现象。 18.节点：船体总振动时振幅为零的横截面（较高谐调的主振动具有较多的节点，较高的频率， 较短的周期；较低谐调的主振动具有较少的节点，较低的频率，较长的周期。） 19.船体总振动阻尼的特点：当激振力的频率与船体振动的某一固有频率相等时，船体将发生 共振，第一谐调共振时，峰值最高而且曲线很陡，随着阶数的增加，共振时峰值越来越小，曲线也越来越平坦，船体总振动的阻尼与振动频率有关，频率越高，阻尼越大。 20.船体总振动减少的原理：改变结构的固有频率或激励频率以避免共振；减小激励的幅值与 减小激励的传递以降低强迫振动的程度；增加结构刚度和阻尼以降低响应等。 标准振动试验介绍 简介 振动试验是评定元器件、零部件及整机在预期的运输及使用环境中的抵抗能力. 物体或质点相对于平衡位置所作的往复运动叫振动。振动又分为正弦振动、随机振动、复合振动、扫描振动、定频振动。描述振动的主要参数有 动频率为f时D 振动试验标准GJB 150.25-86 GB-T 4857.23-2003 GBT4857.10-2005 目前可以进行该试验的试验室有测量控制设备及系统实验室、环境可靠性与电磁兼容试验中心、苏州电器科学研究所。在现场或实验室对振动系统的实物或模型进行的试验。振动系统是受振动源激励的质量弹性系统 现在已被推广到动力机械、交通运输、建筑等各个工业部门及环境保护、劳动保护方面 及振动环境试验等内容。响应测量主要是振级的测量。为了检验机器、结构或其零部件的运行品质、安全可靠性以及确定环境振动条件各种实际工况下 ;对平稳随机振动, 级的度量。选定 动态特性参量的测定 动态特性参量的简易测定方法 ①固有频率测定用敲击或突然卸载 使系统产生自由振动,记录其衰减波形并与仪器中的时标信号比较,或将信号发生器产生的 ②振型测定手持木质或铝质探针接触被测 致判断振型。③阻尼测定可采用衰减振动法、共振法和相位法。衰减振动法是用记录仪 出阻尼值。机械导纳方法机械导纳是系统频域的特征参量(见机械阻抗)。大型复杂结构的固有频率多而密集, 图 时域识别方法直接利用振动的时间 (系统的时域特性参量之一,其傅里叶变换即机械导纳)的关系直接计算模态参量。对受迫振动,可以用数字 载荷识别指分析和确定振源的 谱分析或相关分析方法得出。振动环境试验为了了解产品的耐振寿命和性能指标的稳定 环境的振动、冲击条件下进行 法分两大类:①标准试验,包括耐预定频率试验、耐共振试验、正弦扫描试验、宽带随机振动 机振动试验、随机波再现试验、正弦波和随机波混合试验等。(见振动环境试验) 振动试验数据处理和分析 理法。振动试验意义和使用在运输 运输 振动摆放方位会影响到货 运箱、它的内包装、封装和内在产品。测试允许分析这些部件的相互作用。更改其中一个或 方法 A1重复振动(垂直运动) 测试 A2重复振动(旋转运动)测试 B单个货运箱共振(垂直运动)测试 C水平负载、复合负载、垂直负载共振测试 用性。这些方法符合ISO8318和ISO2247。方法A1和方法A2 在运输车里没有受到任何限制的单个货运箱及因单个负载或堆放负载的放大振动而受到重复振动的货运箱。备注1A1和方法A2产生不同 导致不同的损坏类型和强度。两种测试方法的测试结果不能相互关联。 B方法B 备注2 用方法C来测试。方法C 放。 4.8(包括测试强度、频率范围、测试周期) 这些测试的结果是相互不同的。振动试验设备使用方法仪器测试方法A1-重复振动 测试(垂直运动) 面的运动曲线类似垂直正弦输入(平面旋转振动是不接受的)的设备支撑。振动的双幅位移应 一、前言 模拟地震振动台可以很好地再现地震过程和进行人工地震波的试验，它是在试验室中研究结构地震反应和破坏机理的最直接方法，这种设备还可用于研究结构动力特性、设备抗震性能以及检验结构抗震措施等内容。另外它在原子能反应堆、海洋结构工程、水工结构、桥梁工程等方面也都发挥了重要的作用，而且其应用的领域仍在不断地扩大。模拟地震振动台试验方法是目前抗震研究中的重要手段之一。 20世纪70年代以来，为进行结构的地震模拟试验，国内外先后建立起了一些大型的模拟地震振动台。模拟地震振动台与先进的测试仪器及数据采集分析系统配合，使结构动力试验的水平得到了很大的发展与提高，并极大地促进了结构抗震研究的发展。 二、常用振动台及特点 振动台可产生交变的位移，其频率与振幅均可在一定范围内调节。振动台是传递运动的激振设备。振动台一般包括振动台台体、监控系统和辅助设备等。常见的振动台分为三类，每类特点如下： 1、机械式振动台。所使用的频率范围为1~100Hz，最大振幅±20mm，最大推力100kN，价格比较便宜，振动波形为正弦，操作程序简单。 2、电磁式振动台。使用的频率范围较宽，从直流到近10000Hz，最大振幅±50mm，最大 推力200kN，几乎能对全部功能进行高精度控制，振动波形为正弦、三角、矩形、随机，只有极低的失真和噪声，尺寸相对较大。 3、电液式振动台。使用的频率范围为直流到近2000Hz，最大振幅±500mm，最大推力 6000kN，振动波形为正弦、三角、矩形、随机，可做大冲程试验，与输出力（功率）相比，尺寸相对较小。 4、电动式振动台。是目前使用最广泛的一种振动设备。它的频率范围宽，小型振动台频率 范围为0~10kHz，大型振动台频率范围为0~2kHz，动态范围宽，易于实现自动或手动控制；加速度波形良好，适合产生随机波；可得到很大的加速度。原理：是根据电磁感应原理设置的，当通电导体处的恒定磁场中将受到力的作用，半导体中通以交变电流时将产生振动。振动台的驱动线圈正式处在一个高磁感应强度的空隙中，当需要的振动信号从信号发生器或振动控制仪产生并经功率放大器放大后通到驱动线圈上，这时振动台就会产生需要的振动波形。组成部分：基本上由驱动线圈及运动部件、运动部件悬挂及导向装置、励磁及消磁单元、台体及支承装置。 三、组成及工作原理 地震模拟振动台的组成和工作原理 1.振动台台体结构 振动台台面是有一定尺寸的平板结构，其尺寸的规模由结构模型的最大尺寸来决定。台体自重和台身结构是与承载试件的重量及使用频率范围有关。一般振动台都采用钢结构，控制方便、经济而又能满足频率范围要求，模型重量和台身重量之比以不大于2为宜。振动台必须安装在质量很大的基础上，基础的重量一般为可动部分重量或激振力的10~20倍以上，这样可以改善系统的高频特性，并可以减小对周围建筑和其他设备的影响。 2.液压驱动和动力系统 数显式压力试验机操作规程 一、使用前应先检查油箱内的油液是否充足，可查看右侧面油标， 如不足，则应打开后箱板向油箱内添加，至液面在油标处为宜。 二、检查各油管接头和紧固件是否有松动，如有松动则拧紧。检 查防尘罩应完整无损。检查电气接地、保险熔丝等安全防护措施是否有效。 三、首次使用时，检查油路和电路是否运行正常。 参数设置，选择合适的测量范围、显示方式和加荷方式。四、将试件表面擦拭干净，检查外观有无明显缺陷，如有必须更 换无损试件。 五、按下启动按扭，手柄放在“上升”位置，调控送油旋钮，按 需要速率平稳进行加荷试验，至试件被压碎，负荷下降。随即关闭送油，手柄放在“下降”的位置，使油液迅速流回油箱。 六、试验结束时，按面板上“打印”键，打印机即可打印输出该 次的试验报告。 七、操作中禁止将手等人体任何部分置于上下压板之间，并注意 试件破碎时碎片崩出伤人；试后随即清除破碎试块，以待下次试验。当不再做试验时，要打开回油阀，关闭送油阀，切断电源。 万能材料试验机操作规程 一、开机预热，检查设备运行状态。 二、根据试样和需要，选用相应的变形、负荷测量范围和显示方 式。 三、根据试样形状及尺寸，把相应的钳口装入上下钳口座内。 四、开动油泵拧开送油阀使试台上升10mm，然后关闭送油阀，如 果试台 已在升起位置时，则不必先开动油泵送油。 五、按动钳口夹紧按扭，将试样的一端夹在上钳口中（必须给电 磁阀送电）； 六、开动电动机，将下钳口升降到适当高度，将试件另一端夹在 下钳口中（须注意试样放置在轴线上）。 七、在试样上安装引伸计（注意：引伸计一定要夹好）。 八、调整变形显示为“零”。 九、按试验要求的加荷速度，缓慢的拧开送油阀进行加荷试验（加 荷时电磁阀应在无电状态）。 十、油缸升起后加荷前应按负荷和位移清零。 十一、根据需要，在特征点出现后取下引伸计。 十二、试样断裂后，卸载。 十三、取下断裂后的试样。 十四、注意加载过程中不能离人、不能超载，注意设备、人身安全。 DLS-3000-40-07 电动振动试验系统 使 用 说 明 书 SM 苏 州 苏 试 试 验 仪 器 有 限 公 司 S T I目录 目 录 1. 安全须知 2. DLS-3000-40-07 电动振动试验系统概述 3. DLS-3000-40-07 电动振动试验系统构成 4. DLS-3000-40-07电动振动试验系统方框图 5. DLS-3000-40-07振动试验系统技术参数 6. 系统各组成部分详细说明 6.1 SA-40开关功率放大器 6.2 DLS-3000-40-07电动振动试验系统台体 6.3 振动系统的地基和安装 7. 系统运行 7.1 电动振动台部分的备 7.2 SL-0707水平滑台运行前的准备 7.3 传感器的安装 7.4 运行操作 7.5 停机 8. 注意事项 9. 保护动作和复位方法 10. 试验样品 11. 附图 1. 安全须知 为安全起见，请注意下述事项（由于是作一般性的说明，可能有些项目本装置中没有）。 1.1 占有区域 为安全起见，在振动试验装置及电缆的四周设置一个设备占有区域（可能的话在5 m2以上）。 保持占有区域清洁，不需要物品不可放在占有区域内。占有区域以外也可能因噪音等对人体构成伤害。除设备专门操作者，他人不可进入占有区域。 1.2 培训 对本装置的操作者必须详细阅读使用说明书,有条件的进行专门培训。 1.3 检查 为了您的使用安全，请做定期检查。 1.4 设置 振动试验装置的主操作面板应该设置在能看到振动台、功率放大器的位置。 1.5 设备电源 变更电源的场合，风机、马达等可能会产生倒转现象。请确认旋转方向，用箭头表示正确的旋转方向。 1.6 其它注意事项 a. 噪声 振动试验装置会产生较大的噪声，故对周围的工作人员应采取保护措施（耳塞等）。我公司推荐隔音室作为防噪对策。 船舶与海洋工程结构振动分析中的设备实用建模方法 摘要：随着现代化科学技术的迅猛发展，各行业都步入了一个全新且迅速的发展阶段，尤其是对于海洋领域的探索与征服。自改革开放以来，我国在船舶的研究和技术的革新等方面都已经有了全面的发展，并经过多年来的努力已经取得了非常大的进步，这对于推动我国海洋技术的发展来说是具有极大意义。本文将在海洋工程的研究基础上，对设备的合理运行进行了深入性研究，在设备应用建模上进行了相应的探讨。 关键词：船舶和海洋工程；建筑模型；技术创新 前言：科技的进步促进了船舶技术的迅速发展，为了能够更好的满足于现代化的发展现状，人们在海洋行业进行了更深入性的探索，进行了进一步的发展与创新。然而，受外界等各项因素的影响，严重的阻碍了探索的进程。而随着科学技术的不断发展，人们运用计算机网络系统可以实现人们无法完成的工程。在海洋探索方面，运用计算机建立建筑模型是新兴的，也是对于进一步探索的重要的关键的一步。下文中我们将进行进一步的探索。 1目前海洋探索以及船舶技术的模型种类 就目前我国海洋探索以及船舶技术的模型种类进行分析，其中有种模型是以建筑为中心，并进行进一步的具体分析，这种模型的特点是把不同的设备进行不同的分配，使得各个物件都可以得到充分的利用，为了更好的呈现出这种模型，人们大多用具体的图表进行演示。运用这种形式是为了更好地研究相关的货物以及设备的分布情况，从而方便决策者进一步的进行科学的决策。运用电子计算机网络系统对于相关的设备结构进行模拟，而模拟的方法是通过网络系统构造出的无数条框架结构结合成相一致的设备，这样可以方便进行更好的模拟，此外，通用的技术还有根据不同的形状大小进行分类，探究各种设备如何能够保持均匀有效的分布，合理进行分配，对于宝贵的空间资源进行充分的合理利用，更好地增加工作效率。除了相关的抽象的模型之外，有些信息还是需要通过具体的数据表现出来的，这种通过具体的数字表现出来的模型的形式也是有多种分类的。例如根据不同的信息种类也可以把模型分为以质量为主，以形状为主或者是通过具体的数字反应出准确的信息等多种形式。但是根据长期的经验来看，上文中所提到的这些常见的模型方式都存在着这样或者那样的问题，所造成最后模拟出来的信息并不是十分准确，一定程度上影响了正常的工作效率。有时候一个微小的误差都会造成严重的后果，如何解决这些问题成为了现阶段发展研究的重中之重。 2为了解决误差而提出一种新的模型方式以及这种方式的优点 现在新介绍的这种建筑模型的方式，依旧是以计算机电子网络为基础。都知道进行以上的种种研究，采取多种方法的最终目的都是为了增加船舶在航行过程中的安全系数，使得能够更加安全地航行。而为了安全航行首先所要考虑到的就是如何减轻船舶在海洋环境下的震动频率。所谓的这种频率，其摆动的大小是受多种因素共同作用影响，其中，影响最大的就是船舶本身的重量以及船的坚硬程度所决定的。对于研究同一艘船而言，船本身的重量一定是保持不变的，所要研究的就是如何增加杆的硬度，这样才能更加安全地保持行驶。而增加坚硬程度也是有多种因素的影响，这是由一个具体的公式推算出来的。我们要通过这个模型以及公式建立表格，对于表格中所提及的数据进行具体准确的分析，由此来找出振动试验机的基本操作方法
了解振动试验的目的和振动台技术参数
振动实验机操作规程示范文本
船体结构分析
国内外振动台与振动试验的研究现状
高层建筑抗震性能模拟地震振动台试验
船体结构修理工艺
振动试验时传感器的安装
振动台操作规程
船体振动学
标准振动试验介绍
振动台试验终极版
(完整版)实验室仪器操作规程
电动振动试验说明书
船舶与海洋工程结构振动分析中的设备实用建模方法
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