專利名稱：結構激振試驗新裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于結構試驗領域，特別涉及多自由度結構系統(tǒng)各階固有頻率及其主振型 的測定試驗，可用于測定由兩個及兩個以上的獨立坐標來描述的振動模型的各階固有頻率 及其主振型。
背景技術：
實際工程中的許多振動都可以簡化抽象為由兩個及兩個以上的獨立坐標來描述 的振動模型，這就是多自由度系統(tǒng)振動問題，為此通過測定多自由度系結構統(tǒng)各階固有頻 率及其主振型具有非?，F(xiàn)實的工程意義。目前的主要試驗裝置是傳統(tǒng)的力學多功能試驗 臺。傳統(tǒng)的試驗臺模型是將兩個或三個集中質量鋼塊固定在鋼絲繩上，用不同的重量 的質量塊來調(diào)整鋼絲繩的張力，固定在鋼絲繩上的集中質量鋼塊在鉛垂平面內(nèi)沿垂直方向 運動時，鋼絲繩的張力相當于一個彈簧，忽略鋼絲繩的質量，整個系統(tǒng)就簡化為多自由度系 統(tǒng)振動的力學模型。然后通過磁力激振測定系統(tǒng)的固有頻率和主振型。但是傳統(tǒng)的力學試驗臺模型存在以下不足1、振型不直觀。力學試驗臺模型質點和鋼絲為水平布置，激振后所產(chǎn)生的振型為 水平振型，與工程實際情況的振型為豎直振型不一致，不利于學生直觀理解。2、激振點不符合工實際情況情況。傳統(tǒng)的力學試驗臺模型裝置是直接對某個質點 (質量塊)激振，而工程實際中的震動往往是從結構底部即基礎開始，然后通過剪力分配向 上傳遞，根據(jù)不同的震動頻率產(chǎn)生不同的振型。傳統(tǒng)的力學試驗臺模型裝置容易給學生產(chǎn) 生誤導。3、試驗效果難于把握。傳統(tǒng)的力學試驗臺裝置在試驗過程中鋼絲的張力靠質量塊 來調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)其器彈簧的效果，且其激振是靠磁力來實現(xiàn)，這就導致在實驗過程中如果 鋼絲太緊，磁力不夠無法實現(xiàn)激振，若鋼絲太松則磁力易將質點吸住也不能實現(xiàn)試驗，這就 使得試驗效果很難把握。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了公開一種能克服上述缺點、易于操作、與工程實際接近且能達 到理想效果的多自由度結構系統(tǒng)各階固有頻率及其主振型的測定試驗新裝置。為實現(xiàn)上述發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)該試驗裝置包括兩個或三個 集中質量塊，兩段或三段聯(lián)系桿，一個剛性底座，一個非接觸性磁力激振器，一個激振信號 源。試驗裝置是豎直布置，集中質量塊固定在聯(lián)系桿上，聯(lián)系桿又固定在剛性支座上， 非接觸性磁力激振器和激振信號源分別與剛性支座相連，固定在聯(lián)系桿上的集中質量塊在 鉛垂平面內(nèi)沿水平方向運動時，聯(lián)系桿相當于一個彈簧，忽略聯(lián)系桿的質量，則整個系統(tǒng)就 可以簡化為多自由度系統(tǒng)振動的力學模型
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上述試驗裝置的工作原理是通過激振信號源向非接觸性磁力激振器發(fā)射激振信 號，通過非接觸性磁力激振器對剛性底座發(fā)射簡諧力的激勵使得系統(tǒng)發(fā)生振動，則振動響 應是其主振型的疊加當激振力的頻率與系統(tǒng)的某一階固有頻率相同時，系統(tǒng)就發(fā)生共振響 應，這時候系統(tǒng)的振動響應就是這階固有頻率的主振型，而其它振型的影響可忽略不計，通 過共振現(xiàn)象來判定多自由度系統(tǒng)的固有頻率，并觀測系統(tǒng)的主振型。上述集中質量塊可以是鋼塊，也可是有一定質量的橡膠、玻璃塊等，其形狀可以為 圓形也可以為方形，其主要作用是模擬系統(tǒng)的質點自由度，各質量塊之間必須用聯(lián)系桿相 互聯(lián)系形成多自由度振動系統(tǒng)。上述聯(lián)系桿有兩種形式，一是質量較輕、剛度適中的鋼絲，二是質量很輕的柔性材 料，比如線。聯(lián)系桿的主要作用是將各質量塊相互聯(lián)系成整體，形成多自由度振動系統(tǒng)。聯(lián) 系桿必須質量很輕，在激振過程中可忽略其質量。上述剛性底座是剛性較大的鋼塊，其尺寸大小可根據(jù)整個試驗裝置大小確定，其 主要作用是固定整個多自由度激振系統(tǒng)，并接受非接觸性磁力激振器發(fā)出的簡諧力的激 勵，并將簡諧力傳遞到整個系統(tǒng)，使得系統(tǒng)發(fā)生共振。上述非接觸性磁力激振器可根據(jù)試驗要求定制，其主要作用是接收激振信號源發(fā) 出的頻率，并向剛性底座發(fā)出簡諧力的激勵使系統(tǒng)發(fā)生振動。上述激振信號源可根據(jù)實驗要求所需要的頻率定制，其主要作用是向非接觸性磁 力激振器發(fā)射激振信號。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、振型直觀該試驗裝置各質量塊是沿豎直方向布置，在振動過程中是在鉛直平 面內(nèi)水平運動，其共振過程中產(chǎn)生的振型與一般工程及教材所述振型完全一樣，易于學生 理解比對。2、激振情況完全符合工程實際通該裝置是對剛性底座進行激振，與工程中振動 信號往往發(fā)生在基礎部位完全相符，能在試驗過程中建立實際工程概念。3、試驗效果易于把握該試驗裝置在試驗過程中是對剛性底座發(fā)射簡諧的激勵 力，底座具有一定剛性，不易與非接觸性激振器發(fā)生接觸，另一方面聯(lián)系桿不需通過質量塊 來調(diào)節(jié)其張力，不會產(chǎn)生張力過大無法振動的現(xiàn)象。


圖1為實施例1所述結構激振試驗新裝置示意圖。圖2為實施例2所述結構激振試驗新裝置示意圖。圖中，1.質量集中的質量塊，2.質量很輕、剛度適中的鋼絲聯(lián)系桿，3.質量很輕的 柔性聯(lián)系桿，4.剛性底座；5.非接觸性激振器；6激振信號源.
具體實施例方式實施例1首先用質量很輕、剛度適中的鋼絲聯(lián)系桿(2)將三個質量集中的質量鋼 塊(1)連接起來形成整體，并用質量很輕、剛度適中的鋼絲聯(lián)系桿(2)將整體與剛性支座 (4)連接起來形成多自由度振動系統(tǒng)，激振信號源(6)與非接觸性磁力激振器(5)聯(lián)系起 來，并與剛性支座(4)相連。在試驗過程中激振信號源(6)向非接觸性激振器(5)發(fā)射激振信號，非接觸性激振器(5)向剛性支座(4)發(fā)出簡諧的激勵力使得整個振動系統(tǒng)發(fā)生共 振，獲取振動模型的各階固有頻率及其主振型。 實施例2首先用質量很輕、剛度適中的鋼絲聯(lián)系桿(2)將三個質量集中的質量鋼 塊(1)連接起來形成整體，并用質量很輕的柔性聯(lián)系桿(3)將整體與剛性支座(4)連接起 來形成多自由度振動系統(tǒng)，激振信號源(6)與非接觸性磁力激振器(5)聯(lián)系起來，并與剛性 支座(4)相連。在試驗過程中激振信號源(6)向非接觸性激振器(5)發(fā)射激振信號，非接 觸性激振器(5)向剛性支座(4)發(fā)出簡諧的激勵力使得整個振動系統(tǒng)發(fā)生共振，獲取振動 模型的各階固有頻率及其主振型。
權利要求
一種結構激振試驗新裝置，包括聯(lián)系桿、質量塊、固定支座、非接觸性磁力激振器、激振信號源，其特征在于(1)所述結構激振試驗新裝置為豎直布置；(2)所述聯(lián)系桿可以是質量較輕、剛度適中的材料或質量很輕的柔性材料，其與質量塊相連后與剛性支座連接固定。
2.根據(jù)權利要求1所述的結構激振試驗新裝置，其特征在于所述質量塊除可以是鋼 塊以外，還可以是橡膠塊或玻璃塊。
3.根據(jù)權利要求1所述的結構激振試驗新裝置，其特征在于所述聯(lián)系桿可以是鋼絲 或線。
全文摘要
一種結構激振試驗新裝置，為豎直布置，其聯(lián)系桿和質量塊固定后與剛性支座連接，非接觸性磁力激振器與激振信號源與剛性支座連接。聯(lián)系桿可以用鋼絲也可以用質量很輕的柔性材料(如線)，質量塊可以是鋼塊，也可以是橡膠、玻璃等。該試驗裝置易于操作，振型直觀，試驗效果易于把握。
文檔編號G01M7/02GK101936802SQ20101023789
公開日2011年1月5日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權日2010年7月27日
發(fā)明者丁聲榮, 張 浩, 謝邦華, 賴震宇, 霍艷華 申請人:南昌大學