盐城工学院本科生毕业设计说明书2011
目录
1 绪论 (1)
1.1引言 (1)
1.2课题来源 (1)
1.3振动台的分类及国内外发展现状 (2)
1.3.1 振动台的分类 (2)
1.3.2 振动台的主要用途 (2)
1.3.3 国内外发展现状 (3)
2 电动振动台的相关特性 (4)
2.1电动振动台概述 (4)
2.1.1 振动试验的目的 (4)
2.1.2 电动振动台工作原理 (5)
2.2振动台的部件及工作特性 (6)
2.2.1 电动振动台台体 (6)
2.2.2 驱动线圈的阻抗特性 (6)
2.2.3 动圈结构 (7)
2.2.4 金属绕线壁筒对性能的影响 (7)
2.2.5 磁路系统 (7)
2.2.6 悬挂装置与导向装置 (8)
2.2.7 冷却装置 (9)
2.2.8 振动台台体的隔振方法 (10)
2.3振动台的选型 (10)
2.3.1 选型前的准备 (10)
2.3.2 振动台类别的选择 (10)
2.3.3 电动振动台的选型 (11)
3 电动振动台控制系统设计 (13)
3.3电气控制系统设计 (13)
3.1.1 变频部分设计 (13)
3.1.2 控制仪的选用 (13)
3.1.3 功率放大器设计 (15)
4 总结 (18)
参考文献 (19)
致谢 (20)
附录 (21)
1 绪论
1.1 引言
在车辆、航空、航天等工程领域，产品在使用过程中都存在于一定的振动环境中。振动引起的破坏是其服役过程中发生故障的主要因素之一，许多机载设备的故障都与振动直接或者间接的有关。许多国家都投入了大量的人力和物力研究模拟各种产品在在使用该过程中的振动问题。振动环境的研究已经日益引起人们的重视，成为产品进行动态设计必不可少的重要环节。
振动试验的目的在于确定所设计、制造的机器、构件在运输和使用过程中承受外来振动台或者自身产生的振动而不到破坏，并发挥其性能、达到能预定寿命的可靠性。随着对产品，尤其是航空航天产品可靠性要求的提高，作为可靠性试验关键设备的振动试验系统的发展显得越来越重要。振动台可以用于加速度计的校准，也可用于电声器件的振动性能测和其耸的振动试验。对于不同的测试物和技术指标，应注意选用不同结构和激励范围的振动台。
图1 电动振动台外形图
1.2 课题来源
本课题来源于苏州试验仪器总厂，该厂生产的振动试验台市场占有率较高，为了进一步提高振动试验台的质量，导向机构的设计极为重要。设计的振动试验台要求结构简单、工作可靠、维修方便。运动能满足振动试验台的要求（尺寸、质量、频率等要求）。电动振动台外形图可参见图1。
课题研究的主要内容：
1. 设计电动振动台的总体方案。根据电动振动台的设计要求设计电动振动台结构，主要包括运动部件的设计；
2. 设计电动振动台的控制系统；设计电动振动台的控制过程；
3. 绘制电动振动台电气原理图；
VE-1031型电动振动台总体及电气部分设计
4. 绘制功率放大器原理图及接线图。
1.3 振动台的分类及国内外发展现状
1.3.1 振动台的分类
能够在实验室中人为地产生各种振动的设备称之为振动台(或激振器)。
振动台的分类：
按能量获得的形式分：电动式振动台，机械式振动台，液压式振动台
按模拟等效振动条件分：正弦形式振动台，随机形式振动台
按振动的轴向力分：单向振动台和多向振动台
如前所述，振动台按其能量获得的形式分电动式、机械式、液压式三种。由于
可见：
电动振动台的特点是：频率高，波形好，控制方便，单负载能力较小。它适用
于航空、航天、电子仪器、仪表、汽车零部件等行业进
行零部件动态分析及环境振动试验等。
液压振动台的特点是：超低频，大激振力，负载能力强。它适用于船舶、机车
车辆、汽车行业等要求频率低，而体积较大、较重的部
件或整机进行可靠性试验。
机械振动台的特点是：低频率，大负载，波形差但价格低廉。它适用于家电、
仪器仪表行业进行耐振疲劳等可靠性试验。
了解上述振动台的特点是很重要的，它将帮助人们在考虑购买使用振动台时作出合适的选择。
1.3.2 振动台的主要用途
振动台的用途很广泛，但归结起来大致有以下几个方面。
(1) 产品、构件、材料的耐振疲劳试验；
(2) 环境例行振动试验：包括检测产品或构件的共振频率，模拟产品或构件在
实际使用中遭受的振动，以便提高其可靠性；
(3) 动态特性试验：测试构件或材料对振动的物理效应(如应力变化等)为设计
提供可靠数据；
(4) 对各类传感器(例如加速度计、速度计、位移计等)进行标定，当然振动台
的用途远不止这些，例如利用振动也可对大型铸件和大件消除应力代替回
火和时效处理等。
1.3.3 国内外发展现状
振动试验的目的在于确定所设计、制造的机器、构件在运输和使用过程中承受外来振动或者自身产生的振动而不至破坏，并发挥其性能、达到预定寿命的可靠性。随着对产品，尤其是航空航天产品可靠性要求的提高，作为可靠性试验关键设备的振动试验系统的发展显得越来越重要。60年代，702所为满足航天产品振动试验的需要，开始了振动试验系统的研制，包括推力10N至100kN的振动台及各种振动测量仪表和传感器。目前，702所的振动试验设备不仅在航天领域而且在其他行业发挥着作用，成为该所的一项重要民品。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。以下对各种振动台，主要对电动振动台，及其辅助设备的结构、性能和成本的现状及发展等进行简单的论述。功率放大器发展到现在已经历了三代，从电子管放大器到晶体管线性放大器再到数字式开关放大器。电子管放大器在新生产的设备中已基本不用，开关式放大器是近几年国外开发出来的，它利用了晶体管的开关特性，管耗很小，效率可高达90%，而普通的线性放大器的效率只有50%左右。正是由于开关放大器本身发热少，它的冷却就非常简单，输出功率几十千伏安的放大器仅用很小的轴流风机就可以冷却下来，使设备的结构简单可靠。而同样的线性放大器必须要用水来冷却，结构复杂。开关式放大器在低功率输出时失真度相对较大，而且机壳需要较好的电磁屏蔽，否则会对周围设备造成电磁干扰。
电动振动台的技术指标有：额定正弦推力、随机推力有效值、工作频率范围、最大加速度、最大速度、最大位移、运动部件有效质量、工作台面允许直接承载质量、工作台面允许偏载力矩、杂散磁场、加速度波形失真度、工作台面加速度均匀度及横向振动比等。振动台的推力是指其运动部分的质量与在该质量下能达到的加速度的乘积，而不是指试件的重量。
VE-1031型电动振动台总体及电气部分设计
2 电动振动台的相关特性
2.1 电动振动台概述
2.1.1 振动试验的目的
振动现象对产品的主要影响包括
(1) 结构性损坏：这种破坏包括组成产品的各构件产生变形、弯曲裂纹、断裂
以及疲劳损坏等；
(2) 工作性能失灵：这种破坏一般指在振动的影响下，系统造成不稳定性能越
差，有些系统甚至不能正常工作；
(3) 工艺性能破坏：这种破坏一般指产品的连接件松动，焊点脱焊，螺钉松动，
印刷板插脚接触不良等。
无论哪种破坏都将导致产品的工作不稳定，甚至损坏。为了提高产品的可靠性需要通过振动试验来暴露产品的薄弱环节，改进产品设计，使产品在运输使用过程中不出或者少出故障。这是振动试验的最终目的。目前在实验室中进行振动试验的形式最常用的是正弦试验和随机振动试验。
图2 电动振动台结构图
2.1.2 电动振动台工作原理
电动振动台工作原理与普通收音机中喇叭的工作原理是一样的。即载流导体在强大的磁场中受电磁力的作用而运动。电动振动台除了振动台本体以外，还需要配套的电器设备和电子仪器。电动台主要由三个部分组成，如图2所示。(1)不动部分——圆筒形的磁缸、励磁线圈以及支座，支座用来安装其他不动部分的部件。(2)运动部分——动圈，台面和U形悬挂弹簧，动圈位于气隙之中。(3)气隙——中心磁极和极板之间的间隙。气隙虽然很小，但是起了很重要的作用，它把电器系统和机械系统耦合起来了。
配套设备包括信号发生器、功率放大器、直流励磁电源、冷却系统以及其他必要的测量和控制系统。
图3是电动振动台试验系统图。
图3 电动振动台试验系统图
由控制仪提供的正弦(或随机)随机信号经功率放大器放大后送入装有励磁磁场的振动试验台体中产生的电磁力F为：
F=BIL
式中，B-励磁电流在台体中建立的气隙磁通
I-功率放大器提供的电流
L-安置在气隙磁场中的动圈线的有效长度
由上式可知，振动台的激振力大小取决于B、I、L三个参数，当振动台设计定型后，B、L即为常数：
∴有F=CI
显然，要增大激振力，即要增加功率放大器输出电流(或功率)的大小。为了表
VE-1031型电动振动台总体及电气部分设计
明电动振动台系统由功率转化为激振力的能力，人们常用力常数(C)来表达。力常数定义为每产生一公斤激振力所需的功率放大器的瓦数称振动台的力常数。
2.2 振动台的部件及工作特性
2.2.1 电动振动台台体
电动振动台台体是一种基于电磁感应原理的试验设备。其工作原理为：电动振动台励磁线圈中通入直流电以产生恒定的磁场，动圈绕线置于此恒定磁场的空气气隙当中，并通以交变大电流，流经位于恒定磁场中的动圈绕线的交变大电流产生方向交变的感应电动力，从而驱使动圈往复运动。电动振动台主要结构如下图4所示。
图4 电动振动台结构原理图
电动振动台主要由运动部件和非运动部件组成。其中运动部件由台面和驱动线圈组成，是电动振动台的关键部分，在很大程度上决定了振动台的性能。运动部件中驱动线圈的阻抗特性，直接关系到振动台与功率放大器的匹配。因此，阻抗特性是设计中的重要问题之一。
2.2.2 驱动线圈的阻抗特性
驱动线圈输入端地阻抗由两部分组成。一部分是驱动线圈包括短路铜环的阻抗，这部分阻抗完全决定于电路参数，而不管运动部件是否运动，因此，它是在静止状态下测得阻抗，称为电路阻抗。另一部分是由于运动部件的运动在驱动线圈中产生反电势所表现出阻抗，可称为运动阻抗或机械反射阻抗。
在计算电路阻抗和运动阻抗的过程中，还应该考虑动圈周围其他金属件，例如金属绕线骨架等由于电磁感应产生的阻尼作用以及非线性的影响。另外，在实际计
算中，还要考虑发热对阻抗值的影响。
2.2.3 动圈结构
动圈由工作台面、动圈骨架、动圈绕线以及台面螺钉等组成。台面的结构特征主要由动圈骨架决定，依据骨架的不同可分为以下几类：
(1) 无骨架式动圈：此型动圈的工作台面和骨架设计为一体，具有较强的连接刚度，工作共振点高，但难以绕线与固封。
(2) 组合式动圈：工作台面和绕线骨架采用不同的材料制成，并用螺钉将其连接在一起。此类动圈结构便于绕线，但连接刚度较差，容易产生耦合共振，使得一阶轴向谐振频率受限。
(3) 简约式动圈：此型动圈将绕线部位加工成螺旋型的小槽，槽内填入绝缘材料，外部用绝缘材料进行固封而成。它的质量重、谐振频率低，目前很少使用。
标定振动台时，对线圈结构的各个部分都有一定的要求：动圈骨架要有良好的传力性能并无内部模态共振，动圈绕线牢固、可靠，不允许出现绕线的松落、断层等现象，动圈表面不能产生表面膜片化。
2.2.4 金属绕线壁筒对性能的影响
驱动线圈的绕线筒(骨架)可分为金属和非金属的两类(无骨架线圈可以看作是
具有极薄的非金属绕线壁筒)。前者普遍用于各种类型的振动台中，而后者只用于中小型振动台中。
金属绕线壁筒对振动台性能的影响：可以把金属绕线壁筒看成是一个与驱动线圈并绕在一起的短路环，当驱动线圈通过电流时，金属绕线壁筒由于感应产生涡流。这个涡流的方向与驱动电流的方向相反，这对振动台的性能产生如下影响：第一，减小了激振力，因为涡流产生的力与线圈驱动力相反，而绕线壁筒是与驱动线圈刚性地连接在一起的，所以，这两种力必然要消耗掉一部分，造成激振力的很大损失；第二是发热，涡流在金属绕线壁筒中产生热量，使动圈的冷却增加了困难；第三，降低了动圈的阻抗，这个影响是有利的。
2.2.5 磁路系统
磁路系统由励磁线圈(或永久磁铁)、中心磁极、磁缸环、瓷缸盖、瓷缸底、消磁线圈、短路环以及其他辅助装置组成，其主要作用是为电动振动台台体提供恒定磁场。磁场可通过电磁场和永久磁场来产生，对于大推力的台体，一般采用电磁方式来产生恒定磁场。电动振动台台体的磁路主要有以下两种结构形式：
(1) 单磁路结构：单磁路结构由一层励磁线圈与中心磁极构成，具体结构可参见图5。单磁路形式结构简单、价格低廉、便于制造，但磁场均匀性较差，台体漏磁较大。
VE-1031型电动振动台总体及电气部分设计
图5 单磁路机构示意图
(2) 双磁路结构：双磁路结构复杂、制造困难、成本高。但它有着单磁路无法比拟的优点：磁场分布均匀、台面漏磁小、磁场空气气隙较长。对于有大位移要求的电动振动台，一般采用这种结构。其结构如图6所示。
磁路系统中，短路环也是重要的组成部分，一般用高导电率材料制成，目前大多制造厂商都采用铜。短路环安装在瓷缸环内侧中部，它对电动振动台的性能的优劣也有一定的影响，具体如下：
(1) 短路环可以改变整个此路系统的等效阻抗，提高输入电流，从而提高振动振动台的最大推力。
(2) 短路环的存在可以拓展电动振动台的频率范围。
(3) 设计短路环可以增大电动振动台的振幅，减小台体的非线性失真。
图6 双磁路结构示意图
然而，短路环的存在也带来了不可避免的问题，其产生的电涡流使得台体的热量增加，冷却难度增大，同时也提高了电动振动台的制造成本和加工难度。
在动线圈所在的空气气隙中，磁场强度越大越有利。然而，动圈台面周围是试验产品所安装的区域，某些试件由于有防磁的要求，故该区域的磁场强度应控制在一定的范围以内。因此，选择合理的位置安放消磁线圈，将漏磁降低到最小，是一般台体必须要求解决的问题。试验系统励磁装置处于工作状态时，距台面安装螺孔的最大分布圆直径1/4高度处地整个台面上，漏磁要满足出场的技术要求。
2.2.6 悬挂装置与导向装置
悬挂装置的作用是将运动部件柔性地悬挂在气隙磁场中。无驱动信号时，悬挂装置使运动部件处于平衡位置。由于它具有弹性，通常称为悬挂弹簧。对悬挂弹簧的要求主要是：①悬挂弹簧的载荷—变位特性的线性度好，滞后尽可能小，特别是在大位移的情况下，线性度要求更高，以减小台面的加速度波形失真；②在保证承载能力的前提下，刚度尽可能低，以改善振动台低频加速度波形失真；③有尽可能
高的横向和扭转刚度，以减小部件的横向运动；④具有高的耐疲劳性能，保证长期工作的可靠。上述的要求是互相制约的，同时满足这些要求是十分困难的，因此设计上只是折中方案。在现有的电动振动台中，以U形弹簧的应用最为普遍。
图7 悬挂支承及导向装置结构简图
导向装置用于保证运动部件的运动方向，减小横向运动和扭转，避免运动部件与磁极摩擦。虽然上述的悬挂装置中有很多都具有这种功能，但为了进一步增强对径向运动和扭转的限制，还要采用导向装置。常用的导向装置有滚珠轴承、直线轴承、滚轮等。VE-1031型电动振动台运用滚轮装置保证导向。有关悬挂支承及导向装置的结构示意如上图7所示。
2.2.7 冷却装置
产生热量的部件是驱动线圈、励磁线圈、消磁线圈及短路环等。它们产生的热量必须消散，否则会烧坏部件。振动台的额定激振力直接与冷却的效率有关。冷却的方法有自然冷却和强制冷却。强制冷却又有风冷和液冷(水冷或油冷)之分。小型振动台一般采用自然冷却。中型的振动台一般采用风冷，大型的振动台采用液冷。
VE-1031型电动振动台属于风冷系列，以下主要对风冷部分进行分析。
用风机强制空气流过振动台的发热部件，带走热量。其方法有下列几种：(1)顶部吹入和底部排出；(2)底部吹入和顶部排出；(3)顶部抽出和底部自由进入；(4)底部抽出和顶部自由进入。
鼓风与抽风之间的主要区别是，在鼓入空气的过程中，鼓风机做功，空气被加温，另外，从鼓风机来的气流有较大的扰动。在前述的四种方法中，第一种方法具有增加台面下方正压力的优点，有利试件的支承。但另一方面，当振动台在低频大位移下工作时，限制了台面下空气的自由运动，产生抽吸效应，运动受到阻碍，引起风量损失和波形失真。第二种方法减弱了大位移时台面下的抽吸效应，但是冷却气流首先被风机加热，然后又被励磁线圈加热，再进入关键的冷却区域，这是很不合理的。第三种方法最差，很少采用。第四种方法是最好的方法，大位移的空气流
计量标准技术报告 计量标准名称比较法中频振动标准装置计量标准负责人 建标单位名称（公章） 填写日期 目录
一、建立计量标准的目的 (1) 二、计量标准的工作原理及其组成 (1) 三、计量标准器及主要设备 (2) 四、计量标准的主要技术指标 (3) 五、环境条件 (3) 六、计量标准的量值溯源和传递框图 (4) 七、计量标准的重复性试验 (6) 八、计量标准的稳定性考核 (7) 九、测量不确定度评定 (8) 十、计量标准的测量不确定度验证 (12) 十一、结论 (13) 十二、附加说明 (14)
一、建立计量标准的目的 为了加强计量器具的监督管理，保障国家计量单位制的统一和量值的准确可靠，满足本地区中频振动台量值传递的需求，特建立本计量标准。 二、计量标准的工作原理及其组成 1 工作原理：本标准装置是由标准振动套组、电荷放大器、标准振动台系统以及振动分析仪等附件组成。采用比较法，将标准传感器和被检仪器刚性联结在一起，安装在振动台的台面中心，选定参考频率和参考加速度以及电荷/电压放大器在规定档位时，测出被检仪器的加速度、频率以及位移输出值。其原理图如下： 检定方法是将被校传感器与标准加速度计“背靠背”的安装在振动台上，采用“比较法”校准加速度计，测振仪以及基桩动测仪。例如对加速度计的灵敏度校准：由传感器灵敏度定义，可以得出灵敏度计算公式为： Sq= 输出电压/ 输入加速度 2 装置组成：数字多用表、标准振动台系统、标准振动套组、电荷放大器等
三、计量标准器及主要设备 计量标准器名称型号测量范围 不确定度 或准确度等级 或最大允许误差 制造厂及 出厂编号 检定周 期或复 校间隔 末次检 定或校 准日期 检定或校准机 构及证书号 标准 振动 台系 统 LA-100/ VT-150 （10～2000）Hz （1～100）m/s2 频率：U rel=1.0%,k=2 失真度、横向振动比： U rel=5.0%,k=2 中测测试科 技有限公司 /503234/503 356 12个月2015.05.26 中国测试技术研 究院 校准字第 201505009557 标准 振动 套组 PMP-01/ NT8305/ NT8102 （10～2000）Hz （1～300）m/s2 加速度、速度、位移： U rel=3.0%,k=2 中测测试科 技有限公司 /NT00358A/ 501011/5031 86 12个月2015.05.26 中国测试技术研 究院 校准字第 201505009559 配套标准器数字 多用 表 2010 ACV：（100mV～750V）MPE:±0.1% KEITHLEY 12个月2015.03.09 中国测试技术研 究院 校准字第 201503003013 智能 频率 计 VC3165 0.01Hz～2.4GHz MPE:3.9×10-6胜利仪器12个月2015.04.21 中国测试技术研 究院 校准字第 201504007846
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
电动振动台: 1、设备名称、数量及用途： 1.1 设备名称：电动振动试验台 1.2 数量： 1套 1.3 设备用途：主要用于结构性振动试验，要求其可靠性高、控制精度高，性能 稳定、操作使用和维护方便，售后服务优良。 招标货物一览表 2、基本要求 2.1设备设计符合国家标准GB/T13310-91 电动振动台技术条件的要求，结构先 进、制作精良、性能优异，适用于长期满负荷加工。 2.2 满足试验方法标准： GB/T 2423电工电子产品环境试验；GJB360B-2009 电 子及电气元件试验方法；GJB150A-2009 军用装备试验室环境试验方法。▲2.3 验收按照国家计量检定规程JJG948-1999标准A级要求执行。 2.4 运行控制稳定可靠，易于操作和维修。 2.5 本系统要组成三综合试验系统，要求振动台必须能够移动。 3 主要技术规格及参数 3.1 台体 3.1.1振动台 ▲3.1.1.1 正弦推力≥20kNf (2000kgf)
▲3.1.1.2 随机推力≥20kNf (2000kgf) 3.1.1.3 冲击推力≥40kN（4000kgf） ▲3.1.1.4 台面尺寸≥Φ320mm ▲3.1.1.5 频率范围5～3000Hz ▲3.1.1.6 最大位移≥51mmp-p ▲3.1.1.7 最大加速度≥980m/s2 (100g) ▲3.1.1.8 最大速度≥2.0m/s ▲3.1.1.9 最大载荷≥300kg 3.1.1.10一阶谐振频率≥2400Hz 3.1.1.11加速度信噪比≥60db 3.1.1.12 漏磁≤1.0mT 3.1.1.13允许偏心力矩≥2450Nm(25000kgfcm) 3.1.1.14耳轴隔振带直线轴承导向，空气弹簧隔振系统 3.1.1.15隔振频率≤2.5Hz 3.1.1.16保护电路过电流保护，过电压保护，过位移保护，过热 保护，过载保护，冷却系统保护，电源过压保 护，电源欠压保护，缺相保护等功能。 3.1.1.17冷却方式风冷 3.1.3 扩展台面 3.1.3.1 上限工作频率正弦2000Hz 随机2000Hz 3.1.3.2 工作台面尺寸≥500mm×500mm（方形） 3.1.4 元器件试验用子母夹具 3.1. 4.1 上限工作频率正弦3000Hz 随机3000Hz 3.1. 4.2 母夹具尺寸：约200mm×200mm×200mm立方体或根据振动台台 面设计 3.1. 4.3 子夹具尺寸：根据实际情况配置，招标完成后双方协商决定3.1.4.4 夹具示例： 3.1. 4.4.1 母夹具示例
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=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= 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 28.610 3 ?= - …………………………………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(10 π ……………………………………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= 2 Lg 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）
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
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。
振动台的基本知识--热策科技 时间:2008-08-15 21:32来源:热策科技作者:我和你热策点击:2572次 电动振动试验系统的工作原理类似于扬声器。即通电导体在磁场中受到电磁力的作用而运动。当振动台磁路中的动圈通过交变电流信号时产生激振力磁路中即产生振动运动。 振动台的原理 电动振动试验系统的工作原理类似于扬声器。即通电导体在磁场中受到电磁力的作用而运动。 当振动台磁路中的动圈通过交变电流信号时产生激振力磁路中即产生振动运动。 振动台的结构 振动台专业术语 ◎频率范围：振动试验系统在额定激振力下，最大位移和最大加速度规定的频率范围。 ◎额定推力：振动试验系统能够产生的力（单位：N）；在随机振动时该力规定为均方根值。 ◎最大位移：振动试验系统能够产生的最大位移值。该值受振动台机械运行限制，通常用双振幅表示（单位为：mmp-p）. ◎最大加速度：振动试验系统在空载条件下能够产生的最大加速度值（单位：
m/s2） ◎最大速度：振动试验系统所产生的最大速度（单位：m/s2）。 ◎最大载荷：振动台面上最大加载重量（单位：kg）. ◎运动部件：电动振动台运动部件是由台面、动圈（含骨架）、动圈的悬挂连接件、柔性支承、电器连接件和冷却连接件组成的运动系统。 ◎容许偏心力矩：振动台面导向系统允许的最大偏心力矩值。 振动台、夹具、试件图 试验方法 ◎正弦振动试验 正弦振动试验有两种方法：一是扫频试验，根据试验规定的频率用扫描方法不断地改变激振频率；二是定频试验。正弦振动的目的是在试验室内模拟电工电子产品在运输、存储、使用过程中所经受的振动及影响，并考核其适应性。如
按IEC（国际电工委员会标准），国标GB/T2423，美国军标MIL-810，国军标GJB150 等对试件进行扫频试验，或采用驻留共振点的连续定频试验。 ◎随机振动试验 电子电工产品在运输过程中所经受的 振动绝大多数是随机性质的振动，随机振动 比正弦振动的频域宽，而且是一个连续的频 谱，它能同时在所有的频率上对产品进行振 动激励。 ◎冲击试验和碰撞 冲击和碰撞都属冲击范畴，规定冲击脉冲波型的冲击试验，主要是用来确定元件、设备和其它产品在使用和运输过程中经受多次重复（碰撞则是多次重复）的机械冲击的适用性，以及评价结构的完好性。
模拟运输振动台——ISTA标准 一、简介 : (一)畴范 国际安全运输协会(ISTA)PROJECT2A适用货物重量低于45.36kg(100磅)之出口货物运输测试。测试程序之基本需求包括前处理、压缩测试、振动及撞击测试。 (二)测试时机 为了维持认证状态，任何包装或产品之调整改变，均需重新作测试。此改变包括设计、尺寸大小、及材料、包装程序、产品品管程序改变。 (三)测试样品 测试样品数目应取足以判断货物包装性能之量。 (四)定义角、棱、面 (五)测试顺序 每一测试样品应先前处理、后再测试压缩试验、振动、冲击再测试振动。（注意在冲
击试验后再重复振动） (六)损害 损害构成要素应在测试前订定。 二、测试 (一)前处理 1.前处理设备——需有适当前处理设备作指定之温湿度控制。 2.前处理程序 2.1在测试前，货物应在实验室周遭温湿度停留六小时，并记录之。 2.2作下列一项之前处理： Temp.38±2℃R.H.85±5% Temp.60±2℃R.H.30±5%至少72小时至少6小时 (二)经时压缩测试： 经时压缩测试阐述 货物暴露在环境中装卸及运输，经常会短暂储存。
在仓库储存之高度会比在火车、拖车、飞机或其它运输工具还高。 货物堆栈高度视仓库天花板而定。国际安全运输协会建议使用平均高度4.6m(15ft)以做计算荷重基础。国际安全运输协会(ISTA)建议货柜运输使用2为补偿系数，以补偿温湿度之不同。散装运输以平均高度9.2m(30ft)以做计算荷重基础，并使用3为补偿系数。 L=W x(H-D)/D x F 备注：L=货物必须能承受之荷重W=单个货物之重量H=堆栈高度 D=货物之高度F=补偿系数 Method A-压缩试验机测试 1.压缩试验机应符合ASTM D642规定，压缩速率为0.5inch/min.且能保持定压。 2.测试程序 (1).将货物放在压缩底板中间，与仓储相同方式置放，尽可能在货物上、下置放栈板。 (2).以1.27cm/min(0.5in/min)之速率压缩 (3).货物至定压后维持一小时，停止压缩测试。 (4).从试验机移开货物，并检查包装与产品，产品应为无损，包装容器应仍可适度保护产品。 Method B-配重 1.测试配备包含足够配重及荷重分散板。 2.测试程序
、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 o 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n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=SE/S l S P=1，即S=S E/S p必须使模型材料的弹模很小或材
中华人民共和国国家标准 电机振动测定方法 GB 2807-81 本标准适用于轴中心"为45毫米至630毫米,转速为600转/分至3600转/分的单台电机,在稳态运行时振动速度(有效值)的测定。 本标准不适用于已安装在使用地点的电机,水轮发电机和微型驱动(直流、同步)电机、微型控制电机。 *对立式电机为电机直径的一半。 1. 测量仪器 1.1 仪器要求:振动速度的测量仪器应符合下列要求: (1)频率响应范围应为10赫兹至1000赫兹(或1000赫兹以上)。在此频率范围内的相对灵敏度以80&127;赫兹的相对灵敏度为基准,其他频率的相对灵敏度应在基准灵敏度的+1 0%至-20%的以内。 (2)测量误差应小于±10%。 1.2 仪器的检定:测量仪器应按有关标准规定定期检定。 2.电机的安装要求 2.1 弹性安装 对轴中心高"为400毫米及以下的电机,应采用弹性安装。此时,弹性悬吊系统的拉伸量或弹性支撑系统的压缩量(&)应符合下式的要求: 式中:&--电机安装后弹性系统的实际变形量,毫米;
n--电机的转速,rpm; K--弹性材料线性系数,对乳胶海绵K=0.4; Z--弹性系统被压缩前的自由高度,毫米。 为保证弹性垫受压均匀,被试电机应先置于有足够刚性的过渡板(如硬塑板、层压板)上,然后再置于弹性垫上。电机底脚平面与水平面的轴向倾斜角应不大于5°。弹性支撑系统的总重应不超过电机重量的1/10。 当刚性过渡板会产生附加振动时,允许将电机直接置于弹性垫上。 *对立式电机为电机直径的一半。 2.2 刚性安装 对轴中心高"超过400毫米的电机,应采用刚性安装,此时安装平台、基础和地基三者应刚性联结,如基础有隔振措施或与地基无刚性联结,则基础和安装平台的总重量应大于被试电机重量的10倍,安装平台和基础应不产生附加振动或电机共振。在安装平台上测得的振动速度有效值应小于被测电机 国家标准总局发布 1982年7月1日实施 中华人民共和国第一机械工业部提出 一机部上海电器科学研究所 一机部广州电器科学研究所 哈尔滨大电机研究所起草 最大振动速度有效值的10%。 注:*对立式电机为电机直径的一半。 3.电机在测定时的运行状态
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
《混凝土试验用振动台》送审稿审查材料之三 混凝土试验用振动台 Vibrating table for concrete test 编制说明 《混凝土试验用振动台》标准编制组
混凝土试验用振动台 振动台是混凝土试验必备的设备。《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GBJ/T50081-2002）中规定：“根据混凝土拌合物的稠度确定混凝土成型方法，坍落度不大于70mm的混凝土用振动振实”。混凝土预制构件厂和水工（公路）混凝土工程、大量采用的混凝土坍落度都在70mm之内，因此研究制订混凝土试验用振动台标准是必要的。 在振动脉冲力作用下，混凝土拌合物颗粒之间的摩擦力和粘结力急剧减小，粗骨料在重力作用下相互滑动，其空隙被水泥砂浆填充，夹杂在拌合物中的空气形成气泡被排除。混凝土中如有空隙存在，对强度影响很大，如空隙占5％时，强度降低高达30％。由此可见振动密实的重要性。 关于混凝土振动密实理论，目前有许多不同假设，如振动速度假设（AW）、振动加速度假设（AW2）和振动能量假设（A2W3）等。不管哪种假设，振幅和频率的组合影响都是至关重要的。振动形式和性能对振动密实效果也有显著影响，在混凝土试验室，采用定向垂直振动成型有利于混凝土的密实。此外，振动波形和振幅的均匀度也有明显影响，为保证成型条件的一致性，应采用简谐振动（即振动曲线为正弦波或余弦波），尽量保证台面振幅的均匀度。 现将此次标准修订的主要内容简介如下： （一）产品分类、规格、型号
按振动台台面尺寸大小分为： a. 300mm×600mm振动台； b. 600mm×800mm振动台； c. 1000mm×1000mm振动台。 振动台按台面尺寸分为大中小三种。小型主要考虑作为现场制作试件之用，中型作为一般试验室成型试件用、大型适宜有特殊要求的试验室使用。 按试模固定方式有机械固定和电磁铁固定两种方式。取消了原标准中按振动台激振型式的分类方法，仅保留悬挂式单轴振动台。这是由于： （1）悬挂式单轴振动台，应用较多。由于采用弹簧支撑、台面振动波形基本呈正弦波、比较规矩。因而保留。 （2）双轴式振动台，采用普通橡胶支撑，台面次波多、振动波形不规整，而且市场上这种产品很少，因而这次修订中取消。 悬挂式振动台是定向垂直振动。对这种振动台的测试结果表明：。悬挂式振动台，采用弹簧支撑，振动波形呈正弦波。其台面各点振幅分布较均匀，最小振幅为0.48mm，最大振幅为0.52mm，平均振幅为0.5mm，台面振幅的不均匀度仅为9％。悬挂式振动台的振动波形和台面振幅的均匀性，满足标准要求。 （二）振动参数 标准规定振动台的参数： 振动频率：50±2Hz；
振动台知识30个问答 （供业务员与客户沟通时参考） 1）振动台有哪几类，他们各自有什么特点 振动台主要有3类：机械式振动台、液压式振动台和电动式振动台。 机械式振动台是把机械能转化成动能。 特点是：推力大、波形差、价格低廉，适用于低频（5Hz-80Hz ）疲劳实验。 液压式振动台是把液压能转换成动能。 特点是：低频（超低频）、推力大、负载能力强、控制方便，但工作上限频率低（一般以几十Hz到几百Hz为上限）价格昂贵。 电动式振动台是把电能转换成动能。 特点是：工作频率宽（从几Hz到几千Hz ）波形好、控制方便、价格较贵，是一般试验室中例行试验最常用的品种。 2）描述振动台有哪些参数，它们之间的关系如何表述 正弦振动用频率、加速度、位移、速度等参数来描述。它们之间的关系可以用下述关系式来表达。 式中a--振动加速度值v--振动速度值x —振动位移值 当加速度单位为g、位移单位为mm、频率单位为Hz时： 加速度关系与位移关系用下式表述： 随机振动一般用频率范围、加速度谱密度、加速度谱的频谱、总均方根、加速度、试验 持续时间五个参数共同描述。 3）为什么机械振动台的工作频率下限为5Hz而工作上限频率仅为60-80HZ
我厂生产的机械式振动台是离心式的，当工作频率小于5Hz或者更低时，激振缸产生 的激振力不足以克服系统各个环节的静摩擦力，而使振动台无法启动。而机械式振动台 的上限工作频率则受制于带动激振缸运动的电动机的转速无法提高。功率较大电动机的转速一般为每分钟几千转。即使不考虑使用减速箱直接用电动机拖动激振缸。工作频率 达到100Hz，电动机最高转速也要达到每分钟6000转，这时已经很困难了。 4）机械式振动台可以进行定加速度扫频试验吗？ 机械式振动台不能用于定加速度扫频试验，它只能做定频振动试验或定位移扫频振动试 验，而且精度较差。 5）为什么液压式振动台有净推力、毛推力之分 液压式振动台不象电动振动台那样有支撑系统结构，它定中心是靠消耗振动台的部分推 力来完成的。因此，其毛推力是净推力加上定中心所消耗的那部分推力。 6）液压振动台的核心部件是什么 液压振动台的核心部件是伺服阀，它的频率将决定整个振动台的上限工作频率。虽然采 用将输出端的加速度、速度位移反馈给输入端的三输出、三输入方案，理论上可以提高 振动台的上限工作频率。 但是因为液压振动台加速度波形畸变较大，这种方案的效果并不显著，所以受伺服阀频 响的影响，液压振动台的上限工作不高，仅几百赫兹。 7）为什么国外厂商生产的液压振动台上限工作频率比国内生产的液压振动台上限工作频率高的多 这是对液压振动台输出推力的不同理解造成的，根据国标（GB-10861-89 ）国内厂商把液压振动台能输出额定推力的最高频率为上限工作频率。而国外厂商则不然，他们把液压振动台实际