结构动力特性试验-大连理工大学土木水利试验教学中心.pdf

结构动力特性结构动力特性 试验试验 宋世德 大连理工大学结构试验室 2010-11 内容 ◆◆ 一、试验试验目的目的 ◆◆ 二二、、试验原理试验原理 ◆ 三、试验方法 ◆ 四、试验过程 ◆ 五、数据处理数据处理 OFS LPFG FBG EFPI 建筑结构动力特性是反映结构本身所 固有的动力性能固有的动力性能。。主要包括结构的自振频主要包括结构的自振频 率、阻尼系数和振型等动力特性参数。这 些特性反映结构本身所固有的动力性能， 是由结构形式是由结构形式、、质量分布质量分布、、结构刚度结构刚度、、材材 料性质，构造连接等因素决定，与外荷载 无关无关。。 建筑结构动力特性试验对结构动力特 性参数的量测是结构动力试验的基本内容， 性参数的量测是结构动力试验的基本内容， 在研究建筑结构或其他工程结构的抗震、 抗风或抗御其它动荷载的性能和能力时， 抗风或抗御其它动荷载的性能和能力时， 都必须要进行结构动力特性试验，以了解 结构的自振特性结构的自振特性。。 OFS LPFG FBG EFPI 通过结构动力特性试验通过结构动力特性试验，，可以获得结可以获得结 构的自振频率，（1）在结构抗震设计中 用于评估地震对结构的影响用于评估地震对结构的影响；（；（22））可以可以 避免动荷载作用下产生的共振。 结构受到损伤开裂后，结构的刚度发 生变化生变化，，而刚度的减弱使结构自振周期变而刚度的减弱使结构自振周期变 长，阻尼变大。因此结构动力特性试验可 用于结构的安全检测和结构损伤诊断，通 用于结构的安全检测和结构损伤诊断，通 过结构自身固有特性的变化来识别结构物 的损伤程度，为结构的可靠度诊断和剩余 的损伤程度，为结构的可靠度诊断和剩余 寿命的估计提供依据，最常见的是在桥检 中的应用中的应用。。 OFS LPFG FBG EFPI 一、试验试验目的的 1、掌握动力参数的测量原理 2、掌握振动传感器、仪器及使用方法 3、通过振动衰减波形求出系统的固有 频率和阻尼比频率和阻尼比 4、掌握数据处理方法。 OFS LPFG FBG EFPI m 二二、试验原理试验原理 xx k c 单自由度系统是最简单的振动模型。 如果给系统（质量m）一初始扰动，系统作 自由衰减振动，系统的运动微分方程式为： c为阻尼系数，k为等效弹簧的弹性系数。 令 OFS LPFG FBG EFPI 方程的通解为方程的通解为：： 为计算方便引入阻尼比ζ（相对阻尼系数）： 对于土木工程中常见的小阻尼对于土木工程中常见的小阻尼 （（ζζ11，，即即αωαω），），方程的解方程的解 为 式中：A为振幅，φ为相位， 由运动初始条件确定由运动初始条件确定 ω 为有阻尼自由振动的圆频率。 d OFS