结构振动试验中测点优化布置研究_李学安

环境振动试验传感器布置优化方法研究李奇志;陈国平;房凯【摘要】In order to obtain the optimal acceleration sensor Placing location, according to the electric vibration table multipoint control principle and the characteristics of a fixture transfer function, a sensor placement optimization calculation model was established. A fixture was taken as an example to establish its finite element model, NASTRAN software was used to get its transfer function. Then an optimal sensor placing location was obtained according to the optimization model previously mentioned. Finally, the response of the connection place between the fixture and a test sample was measured with the fixture vibration test. The test results indicated that the mean square deviation of the response acceleration obtained with the optimization method is significantly smaller than that with the traditional method. It was proved that the proposed optimization method is practical and feasible, and it can provide a theoretical and practical guidance for sensor placement and fixture design in environmental vibration tests.%为了快速获得最优的加速度传感器布置位置,依据电动振动台多点控制原理和夹具传递函数特性,建立了传感器布置优化计算模型.以一夹具为实例建立有限元模型,利用Nastran软件求出传递函数,然后,根据所建优化模型获得传感器最优布置位置,最后,通过夹具振动试验测试夹具与试品连接部位处的响应.测试结果表明优化方法所得的响应加速度均方偏离度明显小于传统方法,证明了该优化方法是实用和可行的,并能为环境振动试验中的传感器布置和夹具设计提供实践与理论指导.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2013(032)008【总页数】4页(P158-161)【关键词】环境振动试验;反馈控制;加速度传感器;优化布置【作者】李奇志;陈国平;房凯【作者单位】中国人民解放军驻十四所军事代表室,南京210039【正文语种】中文【中图分类】TB534+.3;TV32+.3;V216.2+1随着大推力电动振动台的出现，使得电子设备整机振动环境模拟试验得以实现。

文件编码：版本：密级：生效日期：页数：页振动测试技术分析报告拟制：__ ___ __ ___ 日期：_ 审核：___________________ 日期：__________ 批准：__ ___ __ ___ 日期：_目录1、目的 (3)2、参考标准 (3)3、术语解释 (4)4、振动测试简介 (9)4.1.振动测试必要性 (9)4.2.振动引起失效模式 (10)5、振动测试项目 (11)6、正弦振动试验 (11)6.1.正弦振动试验目的 (11)6.2.正弦振动应力参数 (11)6.3.正弦振动试验条件 (12)6.4.正弦振动试验标准 (13)7、随机振动试验 (16)7.1.随机振动试验目的 (16)7.2.随机振动应力参数 (16)7.3.随机振动试验条件 (21)7.4.随机振动试验标准 (21)8、振动台简介 (23)8.1.机械式振动台 (23)8.2.电磁式振动台 (24)8.3.液压式振动台 (26)8.4.振动台选取 (28)振动测试技术分析报告1、目的分析振动对产品可靠性的影响，评估导入振动测试的必要性；介绍振动测试的定义、测试方法以及相关标准；为环境可靠性测试体系中振动测试规范的制订提供依据；2、参考标准GB10593.3-90电工电子产品环境参数测量方法振动数据处理和归纳GB10593.1-89电工电子产品环境参数测量方法振动GB05170.14-1985电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法振动(正弦)试验用电动振动台GB05170.15-2005-T 电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法振动（正弦）试验用液压振动台GB05170.13-2005-T 电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法振动（正弦）试验用机械振动台GB02423.56-2006-T 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fh：宽带随机振动(数字控制)和导则GB02423.49-1997-T 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fe：振动-正弦拍频法GB02423.48-1997-T 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ff：振动-时间历程法GB02423.11-1997-T 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fd：宽频带随机振动一般要求GB02423.10-1995-T 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc和导则：振动（正弦）3、术语解释3.1.通用术语●位移displacement：表征物体或质点相对于某参考系位置变化的矢量。

利⽤结构试验仪器对结构物或试件进⾏变形和应变测量时，在满⾜试验⽬的前提下，测点应是宜少不宜多。

任何⼀个测点的布置都应该服从于结构分析的需要。

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测点的位置必须要有代表性，结构物的挠度和应⼒部位上必须布置测量点位，称之为控制测点。

如果⽬的不是要说明局部缺陷的影响，就不应该在有显著缺陷的截⾯上布置测点。

在测量⼯作中，由于部分测量仪器会有⼯作不正常，发⽣故障以及很多偶然因素影响量测数据的正确性，为了保证测量数据的可靠性，还应该布置⼀定数量的校核性测点。

校核测点可以布置在结构物的边缘凸⾓和零应⼒的构件截⾯或杆件上，也可以布置在理论计算⽐较有把握的区域，此外我们还经常利⽤结构本⾝和荷载作⽤的对称性，在控制测点相对称的位置上布置⼀定数量的校核测点。

爆破振动监测测点布设（平行隧道）
新建隧道平行于既有铁路隧道，若不加以控制爆破施工振动，可能会对临近既有铁路产生不同程度的伤害，通过对既有铁路爆破振动实时监测，掌握既有铁路隧道的监测控制指标，对可能发生的安全隐患进行预判，使相关管理单位及时了解工程建设各关键节点的施工影响，避免事故的发生，保障既有铁路的安全。

根据《铁路工程爆破振动安全技术规范》TB10313-2019规定“铁路隧道爆破振动安全允许值应选择迎爆侧拱墙至爆源最近处的振动速度峰值为基准”。

因此理想条件下测点应按图1和图2所示布设，并随着爆破掌子面里程而移动。

图1.测点布设平面示意图
图2.测点布设空间示意图
然而在实际操作过程中，受到铁路运营的管制而不能随时进入隧道，为了做到监测工作不干扰施工和保护物的正常运行，一方面应选用可远程控制和取数的监测设备，避免读取数据时频繁进入隧道；另一方面每个爆破断面配置一组监测设备（5台设备为宜），监测范围涉及爆破断面前后100m左右，该组监测点随着新建隧道掌子面爆破掘进里程而移动，这样既减少了进入隧道的频次，又能准确预判一定范围内的振动大小；最后合理的利用天窗点时间进入隧道维护和移动设备。

因此实际操作过程中的测点布设如下图3和图4所示：
图3测点布设平面示意图
图4.测点布设空间示意图
图5网络型爆破测振仪L20-N
图6测点设备安装。

振动台试验在结构动力学中的应用结构动力学是研究结构在外界力作用下的动态响应及其特性的学科。

为了更好地研究和预测结构的动态性能，振动台试验被广泛应用于结构动力学领域。

本文将介绍振动台试验在结构动力学中的应用，并探讨其优缺点以及发展趋势。

一、振动台试验概述振动台试验是一种模拟真实工况下结构受力情况的实验方法。

通过在试验振动台上施加不同频率和幅值的振动载荷，模拟结构在地震、风荷载等动力作用下的响应。

振动台试验可以真实地反映结构的动态性能，为工程设计及结构抗震性能评价提供重要依据。

二、振动台试验在地震工程中的应用地震是结构最常见的动力荷载之一，而振动台试验对于地震工程的研究具有重要意义。

1. 建筑结构抗震研究振动台试验可以对不同类型的建筑结构进行地震响应试验，验证结构的抗震性能。

通过控制试验参数，如振动频率、加速度等，可以模拟不同地震场景，评估结构的抗震能力，为地震工程设计提供可靠的数据支持。

2. 地基-结构相互作用研究在实际工程中，地基条件对结构的动力响应有重要影响。

振动台试验可以模拟地基-结构相互作用，并研究地基改良对结构抗震性能的影响。

通过试验可以得到土体的动力参数，为工程设计提供土壤-结构交互作用的准确数据。

三、振动台试验在航天工程中的应用振动台试验在航天工程领域也有广泛应用。

航天器在发射过程中会经历严苛的振动环境，因此需要进行振动台试验来验证航天器的可靠性和耐久性。

1. 航天器结构动力学特性试验通过振动台试验可以对航天器的结构进行模态分析，研究结构固有频率及振动模态。

通过试验数据可以验证结构的设计准确性，为航天器的结构设计提供可靠依据。

2. 航天器环境适应性试验振动台试验可以模拟航天器在发射过程中的振动环境，验证其在各种振动载荷下的工作能力。

通过试验可以检测航天器的结构强度、电子设备功能是否正常，为航天任务的成功实施提供保障。

四、振动台试验的优缺点及发展趋势振动台试验作为一种重要的实验方法，具有如下优点：1. 可模拟真实动力环境：振动台试验可以模拟复杂的动力环境，准确反映结构的动态响应。

SINOCERA®YE6251振动测试装置手册江苏联能电子技术有限公司目录YE6251振动力学测试系统组成及使用方法 (3)一、单自由度系统1、测量单自由度系统的自由衰减曲线，并对曲线进行时域分析，确定其固有频率、阻尼系数等参数 (7)2、用冲击激励法测量系统的频率响应函数，并识别出其固有频率和相对阻尼系数 (10)3、用稳态激扰法测量系统强迫振动的幅频、相频曲线、并确定其固有频率和相对阻尼系数（半功率点法） (11)4、用正弦扫频法测量系统的频率响应函数，并识别出其固有频率和相对阻尼系数 (13)5、动力吸振器减振实验 (14)二、两自由度系统1、用冲击激励法测量系统的频率响应函数，并识别出其1～2阶模态参数，进行振型拟合 (15)2、用稳态激扰法测量系统强迫振动的幅频、相频响应曲线、并确定其1～2阶固有频率、相对阻尼系数（半功率点法） (16)3、用正弦扫频法测量系统的频率响应函数 (17)三、简支梁1、用稳态激扰法测量结构的幅频响应曲线、并用确定其1～4阶固有频率、相对阻尼系数（半功率点法）、主振型 (18)2、用速度共振的相位判别法测量结构的1～4阶固有频率 (19)3、用共振法测量结构的1～4阶阻尼系数 (21)4、用正弦扫频法测量结构的频率响应函数，并用识别出其1～4阶模态参数，进行振型拟合 (23)5、用冲击激励法测量结构的频率响应函数，并识别出其1～4阶模态参数 (24)四、固支梁1、用稳态激扰法测量结构的幅频响应曲线、并用确定其1～4阶固有频率、相对阻尼系数（半功率点法） (29)2、用速度共振的相位判别法测量结构的1～4阶固有频率 (30)3、用共振法测量结构的1～4阶阻尼系数 (31)4、用正弦扫频法测量结构的频率响应函数 (32)5、用冲击激励法测量结构的频率响应函数，并识别出其1～4阶模态参数 (33)五、悬臂梁1、用稳态激扰法测量结构的幅频响应曲线、并用确定其1～4阶固有频率、相对阻尼系数（半功率点法） (34)2、用速度共振的相位判别法测量结构的1～4阶固有频率 (35)3、用共振法测量结构的1～4阶阻尼系数 (36)4、用正弦扫频法测量结构的频率响应函数 (37)5、用冲击激励法测量结构的频率响应函数，并识别出其1～4阶模态参数 (38)六、一端简支一端固支梁1、用稳态激扰法测量结构的幅频响应曲线、并用确定其1～4阶固有频率、相对阻尼系数（半功率点法） (39)3、用速度共振的相位判别法测量结构的1～4阶固有频率 (40)3、用共振法测量结构的1～4阶阻尼系数 (41)4、用正弦扫频法测量结构的频率响应函数 (42)5、用冲击激励法测量结构的频率响应函数，并识别出其1～4阶模态参数 (43)七、复合阻尼自由梁1、用冲击激励法测量结构的频率响应函数，并识别出其1～4阶模态参数， (44)八、中心固定薄板（铙）1、用冲击激励法测量结构的频率响应函数，并识别出其节圆向的前4阶模态参数 (45)九、悬索系统1、测量悬索系统各阶固有频率并观察各阶主振型 (46)YE6251振动力学测试系统组成及使用方法(一) 系统概述振动力学实验系统主要由YE6251振动力学实验仪、YE15000振动力学实验台、激振和传感器、数据采集卡及其采集和分析软件等组成。

大跨斜拉桥基于结构模拟的环境振动测点优化布置
孙正华;李兆霞;陈鸿天;韩晓林
【期刊名称】《应用科学学报》
【年(卷),期】2007(025)004
【摘要】首先运用大型有限元软件ANSYS建立了润扬斜拉桥面向SHM的结构有限元模型,并进行模态分析.然后以模态置信准则(MAC)矩阵的非对角元为目标函数,增加或减少测点自由度使目标函数最小化,从而确定斜拉桥振动测点的最优布点位置.最后,运用现场环境振动测试的数据对根据FEM计算得出的布点方案进行验证.结果表明:由环境振动实测数据得出的测点布置和有限元计算得出的测点布置结果是一致的,说明由有限元分析得出的测点布置是有效的.
【总页数】7页(P411-417)
【作者】孙正华;李兆霞;陈鸿天;韩晓林
【作者单位】江苏省建筑科学研究院,江苏省建筑工程质量检测中心,江苏,南
京,210008;东南大学,土木工程学院,江苏,南京,210096;香港理工大学,土木与结构工程系,香港九龙;东南大学,土木工程学院,江苏,南京,210096
【正文语种】中文
【中图分类】TN925.93;TP393.17
【相关文献】
1.基于风险的船体结构监测点优化布置 [J], 任慧龙;唐浩云;贾连徽;万千
2.基于猴群算法的斜拉桥测点优化布置研究 [J], 杨康;李铎;栾守领
3.基于猴群算法的斜拉桥测点优化布置研究 [J], 杨康;李铎;栾守领;
4.浅谈大跨桥梁结构健康监测系统测点优化布置工具箱的开发及应用 [J], 赵亮
5.基于环境振动测试的润扬斜拉桥索塔的有限元模拟 [J], 丁幼亮;李爱群;缪长青;韩晓林
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结构振动与减振技术的研究与应用一、引言结构振动是指结构物在外界激励下发生的运动现象。

结构振动不仅能引发噪声和震动问题，还会对结构物的安全性能产生负面影响。

因此，结构振动的研究与减振技术的应用具有重要的意义。

二、结构振动的研究1.振动理论结构振动的研究首先要建立振动理论模型，一般采用动力学和振动分析方法。

振动理论的研究不仅包括自由振动、强迫振动和阻尼振动等基本理论，还包括非线性振动和随机振动等特殊情况的研究。

2.振动测试技术振动测试技术是研究结构振动的重要手段。

目前，常用的振动测试技术包括加速度传感器、激光测振仪、振动频谱仪和数字振动测试系统等。

这些技术可以对结构物进行振动参数的测量和分析，为结构振动的研究提供可靠的数据。

3.振动控制技术振动控制技术旨在减少或消除结构振动。

传统的振动控制技术包括被动控制和主动控制两种。

被动控制主要采用质量和弹性控制材料等减振装置，常用的有隔振支座和阻尼器等；主动控制则通过控制器对结构进行主动调节，如主动振动吸收器和主动阻尼器等。

三、结构振动减振技术的应用1.桥梁减振技术桥梁是结构振动的典型对象，桥梁减振技术的应用对于提高桥梁的安全性能至关重要。

目前，常见的桥梁减振技术包括隔振支座的使用、阻尼器的应用和预应力调节等。

这些技术可以有效减少桥梁的振动，提高其稳定性和载荷承受能力。

2.建筑减振技术随着城市化进程的推进，高层建筑的减振问题越来越重要。

建筑减振技术主要包括质量减振器的使用和结构控制器的应用。

质量减振器可以有效消除建筑物的振动，提高其自身的稳定性；结构控制器则通过控制装置对建筑结构进行调节，使其振动保持在安全范围内。

3.汽车减振技术车辆振动不仅会影响乘坐舒适性，还会对车辆的使用寿命产生不利影响。

因此，汽车减振技术的应用对于提高车辆整体性能具有重要意义。

汽车减振技术包括车身减振技术和悬挂系统的优化等。

减振技术的应用可以有效降低汽车振动，提升行驶的平稳性和乘坐舒适性。

梁的振动分析和动力测试实验研究的开题报告题目：梁的振动分析和动力测试实验研究一、研究背景与意义梁是结构工程中常用的一种承载构件，其振动特性的研究对于结构的设计与优化具有重要意义。

同时，随着科学技术的发展，传统的数值模拟方法已经无法满足工程实际需求，需要结合实验手段来探究梁的振动特性。

因此，本研究旨在通过理论分析与动力测试实验相结合，深入研究正弦波和实际载荷下梁的振动特性，并探索梁的优化设计方法，为结构工程的发展提供技术支持和理论指导。

二、研究内容与方案（一）研究内容1. 对正弦波激励下的梁进行振动分析，建立梁的振动理论模型。

2. 设计梁的动力测试实验方案，选取合适的测试仪器和测量方法。

3. 将实测数据与理论计算结果进行比较分析，验证梁的振动理论模型的可靠性。

4. 对梁的振动特性进行分析，探究梁的共振频率、振动模态及其影响因素。

5. 研究梁在实际载荷下的振动特性，并探析梁的优化设计方法。

（二）研究方案1. 确定研究对象及材料，选择合适的梁材料以及尺寸，并预先进行理论计算。

2. 设计正弦波激励下梁的振动实验方案，包括研究参数的选择及测量方法的确定。

3. 进行实验测量，获得实际的振动数据，并进行初步处理分析。

4. 建立梁的振动模型，通过理论计算获得梁的振动特性参数。

5. 对实验数据与理论计算结果进行验证和比较分析，确定梁的振动理论模型的可靠性和适用范围。

6. 研究梁在实际载荷下的振动特性，探索针对不同载荷的梁的优化设计方法。

三、研究意义与预期成果本研究旨在探究梁的振动特性，通过理论分析和实验测试相结合，建立梁的振动理论模型，并探索梁在实际载荷下的振动特性及其影响因素，为梁的优化设计提供理论支持和指导。

预期的成果包括：1. 建立梁的振动理论模型，为梁的振动特性分析提供理论基础。

2. 确定梁的共振频率、振动模态及其影响因素，为梁的优化设计提供参考。

3. 探索梁在实际载荷下的振动特性及其优化设计方法，为结构工程的发展提供技术支持和理论指导。