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专利名称：结构激振试验新装置的制作方法
技术领域：
本发明属于结构试验领域，特别涉及多自由度结构系统各阶固有频率及其主振型 的测定试验，可用于测定由两个及两个以上的独立坐标来描述的振动模型的各阶固有频率 及其主振型。
背景技术：
实际工程中的许多振动都可以简化抽象为由两个及两个以上的独立坐标来描述 的振动模型，这就是多自由度系统振动问题，为此通过测定多自由度系结构统各阶固有频 率及其主振型具有非常现实的工程意义。目前的主要试验装置是传统的力学多功能试验 台。传统的试验台模型是将两个或三个集中质量钢块固定在钢丝绳上，用不同的重量 的质量块来调整钢丝绳的张力，固定在钢丝绳上的集中质量钢块在铅垂平面内沿垂直方向 运动时，钢丝绳的张力相当于一个弹簧，忽略钢丝绳的质量，整个系统就简化为多自由度系 统振动的力学模型。然后通过磁力激振测定系统的固有频率和主振型。但是传统的力学试验台模型存在以下不足1、振型不直观。力学试验台模型质点和钢丝为水平布置，激振后所产生的振型为 水平振型，与工程实际情况的振型为竖直振型不一致，不利于学生直观理解。2、激振点不符合工实际情况情况。传统的力学试验台模型装置是直接对某个质点 (质量块)激振，而工程实际中的震动往往是从结构底部即基础开始，然后通过剪力分配向 上传递，根据不同的震动频率产生不同的振型。传统的力学试验台模型装置容易给学生产 生误导。3、试验效果难于把握。传统的力学试验台装置在试验过程中钢丝的张力靠质量块 来调节，从而实现其器弹簧的效果，且其激振是靠磁力来实现，这就导致在实验过程中如果 钢丝太紧，磁力不够无法实现激振，若钢丝太松则磁力易将质点吸住也不能实现试验，这就 使得试验效果很难把握。

发明内容
本发明目的是为了公开一种能克服上述缺点、易于操作、与工程实际接近且能达 到理想效果的多自由度结构系统各阶固有频率及其主振型的测定试验新装置。为实现上述发明的目的可以通过以下技术方案实现该试验装置包括两个或三个 集中质量块，两段或三段联系杆，一个刚性底座，一个非接触性磁力激振器，一个激振信号 源。试验装置是竖直布置，集中质量块固定在联系杆上，联系杆又固定在刚性支座上， 非接触性磁力激振器和激振信号源分别与刚性支座相连，固定在联系杆上的集中质量块在 铅垂平面内沿水平方向运动时，联系杆相当于一个弹簧，忽略联系杆的质量，则整个系统就 可以简化为多自由度系统振动的力学模型
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上述试验装置的工作原理是通过激振信号源向非接触性磁力激振器发射激振信 号，通过非接触性磁力激振器对刚性底座发射简谐力的激励使得系统发生振动，则振动响 应是其主振型的叠加当激振力的频率与系统的某一阶固有频率相同时，系统就发生共振响 应，这时候系统的振动响应就是这阶固有频率的主振型，而其它振型的影响可忽略不计，通 过共振现象来判定多自由度系统的固有频率，并观测系统的主振型。上述集中质量块可以是钢块，也可是有一定质量的橡胶、玻璃块等，其形状可以为 圆形也可以为方形，其主要作用是模拟系统的质点自由度，各质量块之间必须用联系杆相 互联系形成多自由度振动系统。上述联系杆有两种形式，一是质量较轻、刚度适中的钢丝，二是质量很轻的柔性材 料，比如线。联系杆的主要作用是将各质量块相互联系成整体，形成多自由度振动系统。联 系杆必须质量很轻，在激振过程中可忽略其质量。上述刚性底座是刚性较大的钢块，其尺寸大小可根据整个试验装置大小确定，其 主要作用是固定整个多自由度激振系统，并接受非接触性磁力激振器发出的简谐力的激 励，并将简谐力传递到整个系统，使得系统发生共振。上述非接触性磁力激振器可根据试验要求定制，其主要作用是接收激振信号源发 出的频率，并向刚性底座发出简谐力的激励使系统发生振动。上述激振信号源可根据实验要求所需要的频率定制，其主要作用是向非接触性磁 力激振器发射激振信号。与现有技术相比，本发明具有以下优点1、振型直观该试验装置各质量块是沿竖直方向布置，在振动过程中是在铅直平 面内水平运动，其共振过程中产生的振型与一般工程及教材所述振型完全一样，易于学生 理解比对。2、激振情况完全符合工程实际通该装置是对刚性底座进行激振，与工程中振动 信号往往发生在基础部位完全相符，能在试验过程中建立实际工程概念。3、试验效果易于把握该试验装置在试验过程中是对刚性底座发射简谐的激励 力，底座具有一定刚性，不易与非接触性激振器发生接触，另一方面联系杆不需通过质量块 来调节其张力，不会产生张力过大无法振动的现象。


图1为实施例1所述结构激振试验新装置示意图。图2为实施例2所述结构激振试验新装置示意图。图中，1.质量集中的质量块，2.质量很轻、刚度适中的钢丝联系杆，3.质量很轻的 柔性联系杆，4.刚性底座；5.非接触性激振器；6激振信号源.
具体实施例方式实施例1首先用质量很轻、刚度适中的钢丝联系杆(2)将三个质量集中的质量钢 块(1)连接起来形成整体，并用质量很轻、刚度适中的钢丝联系杆(2)将整体与刚性支座 (4)连接起来形成多自由度振动系统，激振信号源(6)与非接触性磁力激振器(5)联系起 来，并与刚性支座(4)相连。在试验过程中激振信号源(6)向非接触性激振器(5)发射激振信号，非接触性激振器(5)向刚性支座(4)发出简谐的激励力使得整个振动系统发生共 振，获取振动模型的各阶固有频率及其主振型。 实施例2首先用质量很轻、刚度适中的钢丝联系杆(2)将三个质量集中的质量钢 块(1)连接起来形成整体，并用质量很轻的柔性联系杆(3)将整体与刚性支座(4)连接起 来形成多自由度振动系统，激振信号源(6)与非接触性磁力激振器(5)联系起来，并与刚性 支座(4)相连。在试验过程中激振信号源(6)向非接触性激振器(5)发射激振信号，非接 触性激振器(5)向刚性支座(4)发出简谐的激励力使得整个振动系统发生共振，获取振动 模型的各阶固有频率及其主振型。
权利要求
一种结构激振试验新装置，包括联系杆、质量块、固定支座、非接触性磁力激振器、激振信号源，其特征在于(1)所述结构激振试验新装置为竖直布置；(2)所述联系杆可以是质量较轻、刚度适中的材料或质量很轻的柔性材料，其与质量块相连后与刚性支座连接固定。
2.根据权利要求1所述的结构激振试验新装置，其特征在于所述质量块除可以是钢 块以外，还可以是橡胶块或玻璃块。
3.根据权利要求1所述的结构激振试验新装置，其特征在于所述联系杆可以是钢丝 或线。
全文摘要
一种结构激振试验新装置，为竖直布置，其联系杆和质量块固定后与刚性支座连接，非接触性磁力激振器与激振信号源与刚性支座连接。联系杆可以用钢丝也可以用质量很轻的柔性材料(如线)，质量块可以是钢块，也可以是橡胶、玻璃等。该试验装置易于操作，振型直观，试验效果易于把握。
文档编号G01M7/02GK101936802SQ20101023789
公开日2011年1月5日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者丁声荣, 张 浩, 谢邦华, 赖震宇, 霍艳华 申请人:南昌大学