结构动力反应的试验测定方法

结构动力特性的测试方法及应用(讲稿)一. 概述每个结构都有自己的动力特性，惯称自振特性。

了解结构的动力特性是进行结构抗震设计和结构损伤检测的重要步骤。

目前，在结构地震反应分析中，广泛采用振型叠加原理的反应谱分析方法，但需要以确定结构的动力特性为前提。

n 个自由度的结构体系的振动方程如下：[][][]{}{})()()()(...t p t y K t y C t y M =+⎭⎬⎫⎩⎨⎧+⎭⎬⎫⎩⎨⎧ 式中[]M 、[]C 、[]K 分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵，均为n 维矩阵；{})(t p 为外部作用力的n 维随机过程列阵；{})(t y 为位移响应的n 维随机过程列阵；{})(t y为速度响应的n 维随机过程列阵；{})(t y为加速度响应的n 维随机过程列阵。

表征结构动力特性的主要参数是结构的自振频率f （其倒数即自振周期T ）、振型Y(i)和阻尼比ξ，这些数值在结构动力计算中经常用到。

任何结构都可看作是由刚度、质量、阻尼矩阵（统称结构参数）构成的动力学系统，结构一旦出现破损，结构参数也随之变化，从而导致系统频响函数和模态参数的改变，这种改变可视为结构破损发生的标志。

这样，可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损，进而提出修复方案，现代发展起来的“结构破损诊断”技术就是这样一种方法。

其最大优点是将导致结构振动的外界因素作为激励源，诊断过程不影响结构的正常使用，能方便地完成结构破损的在线监测与诊断。

从传感器测试设备到相应的信号处理软件,振动模态测量方法已有几十年发展历史，积累了丰富的经验，振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展也很快。

随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高，结构的振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境激振来监测，并可得到比较精确的结构动态特性（如频响函数、模态参数等）。

目前，许多国家在一些已建和在建桥梁上进行该方面有益的尝试。

测量结构物自振特性的方法很多，目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试法和自由振动法。

混凝土结构动力响应测试技术规程一、前言混凝土结构动力响应测试技术是一种重要的非破坏性测试方法，可以用于评估混凝土结构的抗震性能、结构健康状态以及结构损伤程度等方面。

本技术规程旨在规范混凝土结构动力响应测试的操作流程和方法，确保测试结果准确可靠。

二、术语和定义1.混凝土结构：由混凝土构成的工程结构，包括框架、墙体、柱子、梁等。

2.动力响应测试：一种利用地震、爆炸或其他外力激发混凝土结构振动后，通过测量结构响应形变和速度等参数，对混凝土结构进行评估的测试方法。

3.加速度计：一种用于测量加速度的传感器，通常用于测量混凝土结构振动响应。

4.自由振动：混凝土结构在受到外力激发后，不受任何外力干扰自行振动的状态。

5.阻尼比：描述结构振动时，能量耗散的程度，常用于描述结构的阻尼特性。

三、设备和工具1.加速度计：用于测量混凝土结构振动响应。

2.数据采集仪：用于采集加速度计测量的振动响应数据，并将数据传输到计算机上进行处理。

3.计算机：用于处理和分析采集到的振动响应数据。

4.振动激励器：用于激发混凝土结构振动，并记录激发时的振动参数。

5.支撑设备：用于支撑和稳定混凝土结构，以保证测试过程中结构的稳定性。

四、测试流程1.准备工作（1）确定测试目的和测试区域。

（2）确定测试方案和测试点。

（3）安装加速度计和振动激励器，并检测设备是否工作正常。

（4）测量和记录混凝土结构的基本参数，包括结构尺寸、材料强度等。

2.进行自由振动测试（1）将振动激励器放置在混凝土结构的表面，并记录激发时的振动参数，如激发频率、振幅等。

（2）记录加速度计测量到的结构振动响应数据，并保存在数据采集仪中。

（3）根据采集到的数据，计算混凝土结构的自由振动频率、阻尼比等参数。

3.进行受激振动测试（1）按照测试方案，在混凝土结构指定的测试点上安装加速度计。

（2）将振动激励器放置在混凝土结构的表面，并按照测试方案记录激发时的振动参数。

（3）激发振动激励器，并记录加速度计测量到的结构振动响应数据，并保存在数据采集仪中。

结构动力性实验报告1. 引言结构动力性实验是通过对建筑物或其他结构的动力响应进行测试和分析，以评估其抗震性能和安全性。

本实验旨在研究结构在受到外部振动力作用下的动态响应特性，为建筑结构设计和抗震设防提供实验依据。

2. 实验设备和方法2.1 实验设备本次实验使用了以下设备：1. 动力测试仪：用于施加不同振频和振幅的外部振动力，测量结构的动态响应。

2. 加速度传感器：用于测量结构物体在受到振动力作用下的加速度。

3. 数据采集仪：用于记录并存储从加速度传感器获取的数据。

2.2 实验方法实验步骤如下：1. 准备工作：根据实验需求，调整动力测试仪的振频和振幅。

2. 安装加速度传感器：将加速度传感器安装在结构物的合适位置，确保传感器与结构物之间的接触良好。

3. 连接设备：将加速度传感器与数据采集仪连接，并确保连接稳定。

4. 开始实验：通过动力测试仪施加不同振频和振幅的外部振动力，观察结构物的动态响应，并使用数据采集仪记录加速度数据。

5. 数据分析：将数据采集仪记录的加速度数据导入计算机，使用合适的数据处理软件进行分析，得出结构物在受到外部振动力作用下的响应特性。

3. 实验结果与分析通过实验获得的结构物的加速度数据可以得出如下结论：1. 结构物的自然频率：通过观察加速度-时间曲线的振幅变化，可以确定结构物的自然频率。

自然频率是结构物在无外部振动力作用下自由振动的频率。

在实验中，我们观察到当外部振动力的频率与结构物的自然频率接近时，结构物的振幅达到最大值。

2. 结构物的阻尼比：阻尼比是描述结构物在受到外部振动力作用下能量耗散程度的参数。

在实验中，我们通过观察加速度-时间曲线的振幅衰减情况，可以估计结构物的阻尼比。

通常情况下，结构物的阻尼比越大，其对振动的抑制能力越强。

3. 结构物的共振现象：在实验中，我们发现当外部振动力的频率与结构物的自然频率相差较小时，结构物的振幅明显增大，出现共振现象。

这表明结构物在共振频率附近的振动能量吸收与耗散不均衡，可能导致结构物的破坏或加剧损坏。

结构动力测试方法和要求B．1 基本规定B．1．1 建筑结构的动力特性，可根据结构的特点选择下列测试方法：1 结构的基本振型，宜选用环境振动法、初位移法等方法测试；2 结构平面内有多个振型时，宜选用稳态正弦波激振法进行测试；3 结构空间振型或扭转振型宜选用多振源相位控制同步的稳态正弦波激振法或初速度法进行测试；4 评估结构的抗震性能时，可选用随机激振法或人工爆破模拟地震法。

B．1．2 结构动力测试设备和测试仪器应符合下列要求：1 当采用稳态正弦激振的方法进行测试时，宜采用旋转惯性机械起振机，也可采用液压伺服激振器，使用频率范围宜为0．5Hz～30Hz，频率分辨率不应小于0．01Hz；2 对加速度仪、速度仪或位移仪，可根据实际需要测试的振动参数和振型阶数进行选取；3 仪器的频率范围应包括被测结构的预估最高和最低阶频率；4 测试仪器的最大可测范围应根据被测结构振动的强烈程度选定；5 测试仪器的分辨率应根据被测结构的最小振动幅值选定；6 传感器的横向灵敏度应小于0．05；7 在进行瞬态过程测试时，测试仪器的可使用频率范围应比稳定测试时大一个数量级；8 传感器应具备机械强度高、安装调节方便、体积重量小且便于携带、防水、防电磁干扰等性能；9 记录仪器或数据采集分析系统、电平输入及频率范围，应与测试仪器的输出相匹配。

B．2 测试要求B．2．1 环境振动法的测试应符合下列规定：1 测试时应避免或减小环境及系统干扰；2 当测量振型和频率时，测试记录时间不应少于5min；当测试阻尼时，测试记录时间不应少于30min；3 当需要多次测试时，每次测试应至少保留一个共同的参考点。

B．2．2 机械激振振动测试应符合下列规定：1 选择激振器的位置应正确，选择的激振力应合理；2 当激振器安装在楼板上时，应避免楼板的竖向自振频率和刚度的影响，激振力传递途径应明确合理；3 激振测试中宜采用扫频方式寻找共振频率；4 在共振频率附近测试时，应保证半功率带宽内的测点不少于5个频率。