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；
盐城工学院本科生毕业设计说明书2011
(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
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
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
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。
、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
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
注：一下内容仅供参考。如有雷同，纯属巧合。 振动试验台技术方案 本技术方案是依据要求方提出的振动试验台主要技术参数和标准GB/T8419-2007、GB/T18707.1-2002编制，用于对工程机械座椅、工程机械车灯以及其它零部件进行振动试验的液压振动台系统。详细介绍如下： 一、液压振动台系统的构成和原理方框图 液压振动台系统由液压振动台（含振动台体、台面、电液伺服阀等）、液压油源和管路系统、油源电控、模拟和数字控制系统等几部分构成。 液压振动台系统原理方框图如下。 图 1 液压振动台系统原理方框图
二、液压振动台的设计 液压振动台包括振动台体、台面、伺服阀、传感器及连接过渡等部分，作为执行元件直接带动控制对象动作。 1、要求的主要技术参数 1.1 频率范围：0.5～200Hz 1.2 加速度：0～ 2.5g 1.3 振幅：0～±160 mm 1.4 有效负载：0～400 kg， 1.5 台面大小：1米x 1米 2、最大功能曲线的设计估算 2.1 按规范的PSD设计 可以认为是窄带随机，且是多个试验曲线，我们可以取它们的包络作为评估依据。 表1： EM1 EM2 EM3 EM4 EM5 EM6 EM7 EM8 EM9 Freq 2 2.25 2.25 2.25 3.25 8.5 3.25 3.75 4.5 1.33 RMS 1.39 1.75 1.48 0.82 1.42 1.39 1.82 0.87
图2 根据表1和图2，最大速度发生在EM2，按3∑准则，此处的速度为：0.372m/Sec。但按振幅160mm(O-P)，则等速度与等位移段交越频率为：0.37Hz。而主要技术指标中指定下限频率为0.5Hz，这样一来，160mm（o-P）的行程则浪费。 2.2 按行程、速度和加速度设计 依据标准GB/T8419-2007中5.1条《注：在EM1和EM2的情况下，振动器能够产生振幅最少为±7.5cm，频率为2Hz的模拟正弦振动（见5.4.1）》。此时的速度要达到0.94m/s。 按振幅160mm(O-P)，则等速度与等位移段交越频率为：0.94Hz；按最大加速度2.5g，则等速度与等加速度段交越频率为：4.18Hz。均在要求的工作频率范围内。 2.3 最大功能曲线 综上所述，按照最大行程±160mm，最大速度0.94m/s，最大加速度2.5g和要求的工作频率，最大功能曲线如图3。 频率（Hz） 0.5 0.94 2 4.19 150 200 位移（mm） 160 160 75 35 0.028 0.0038 速度（m/s） 0.5 0.94 0.94 0.94 0.026 0.0048 加速度（g） 0.32 0.56 1.2 2.5 2.5 0.62
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；
国家自然科学基金重点项目资助（No. 50338040, 50025821）同济大学土木工程防灾国家重点实验室振动台试验室研究报告（A20030609-405） 12层钢筋混凝土标准框架 振动台模型试验的完整数据 Benchmark Test of a 12-story Reinforced Concrete Frame Model on Shaking Table 报告编制：吕西林李培振陈跃庆
同济大学 土木工程防灾国家重点实验室振动台试验室 2004年1月
目录 1 试验概况 (1) 2 试验设计 (1) 2.1 试验装置 (1) 2.2 模型的相似设计 (1) 2.3 模型的设计与制作 (1) 2.4 材料性能指标 (4) 2.5 测点布置 (4) 2.6 加速度输入波 (5) 2.7 试验加载制度 (9) 3 试验现象 (9) 4 试验数据文件 (12) 4.1 AutoCAD文件 (12) 4.2 输入地震波数据文件 (12) 4.3 测点记录数据文件 (12) 4.4 传递函数数据文件 (12)
实用标准文案 12层钢筋混凝土框架结构 振动台模型试验 1 试验概况 试验编号：S10H 模型比：1/10 模型描述：单跨12层钢筋混凝土框架结构 激励波形：El Centro波、Kobe波、上海人工波、上海基岩波 工况数：62 试验日期：2003.6.16 试验地点：同济大学土木工程防灾国家重点实验室振动台试验室 2 试验设计 2.1 试验装置 地震模拟振动台主要性能参数： 台面尺寸 4.0m×4.0m 最大承载模型重25t 振动方向X、Y、Z三向六自由度 台面最大加速度X向1.2g；Y向0.8g；Z向0.7g 频率范围0.1Hz～50Hz 2.2 模型的相似设计 表1中列出了模型各物理量的相似关系式和相似系数。 2.3 模型的设计与制作 模型比为1/10，梁、柱、板的尺寸由实际高层框架结构的尺寸按相似关系折算。原型和模型概况见表2，模型尺寸和配筋图见图1。
一、前言 模拟地震振动台可以很好地再现地震过程和进行人工地震波的试验，它是在试验室中研究结构地震反应和破坏机理的最直接方法，这种设备还可用于研究结构动力特性、设备抗震性能以及检验结构抗震措施等内容。另外它在原子能反应堆、海洋结构工程、水工结构、桥梁工程等方面也都发挥了重要的作用，而且其应用的领域仍在不断地扩大。模拟地震振动台试验方法是目前抗震研究中的重要手段之一。 20世纪70年代以来，为进行结构的地震模拟试验，国内外先后建立起了一些大型的模拟地震振动台。模拟地震振动台与先进的测试仪器及数据采集分析系统配合，使结构动力试验的水平得到了很大的发展与提高，并极大地促进了结构抗震研究的发展。 二、常用振动台及特点 振动台可产生交变的位移，其频率与振幅均可在一定范围内调节。振动台是传递运动的激振设备。振动台一般包括振动台台体、监控系统和辅助设备等。常见的振动台分为三类，每类特点如下： 1、机械式振动台。所使用的频率范围为1~100Hz，最大振幅±20mm，最大推力100kN，价格比较便宜，振动波形为正弦，操作程序简单。 2、电磁式振动台。使用的频率范围较宽，从直流到近10000Hz，最大振幅±50mm，最大 推力200kN，几乎能对全部功能进行高精度控制，振动波形为正弦、三角、矩形、随机，只有极低的失真和噪声，尺寸相对较大。 3、电液式振动台。使用的频率范围为直流到近2000Hz，最大振幅±500mm，最大推力 6000kN，振动波形为正弦、三角、矩形、随机，可做大冲程试验，与输出力（功率）相比，尺寸相对较小。 4、电动式振动台。是目前使用最广泛的一种振动设备。它的频率范围宽，小型振动台频率 范围为0~10kHz，大型振动台频率范围为0~2kHz，动态范围宽，易于实现自动或手动控制；加速度波形良好，适合产生随机波；可得到很大的加速度。原理：是根据电磁感应原理设置的，当通电导体处的恒定磁场中将受到力的作用，半导体中通以交变电流时将产生振动。振动台的驱动线圈正式处在一个高磁感应强度的空隙中，当需要的振动信号从信号发生器或振动控制仪产生并经功率放大器放大后通到驱动线圈上，这时振动台就会产生需要的振动波形。组成部分：基本上由驱动线圈及运动部件、运动部件悬挂及导向装置、励磁及消磁单元、台体及支承装置。 三、组成及工作原理 地震模拟振动台的组成和工作原理 1.振动台台体结构 振动台台面是有一定尺寸的平板结构，其尺寸的规模由结构模型的最大尺寸来决定。台体自重和台身结构是与承载试件的重量及使用频率范围有关。一般振动台都采用钢结构，控制方便、经济而又能满足频率范围要求，模型重量和台身重量之比以不大于2为宜。振动台必须安装在质量很大的基础上，基础的重量一般为可动部分重量或激振力的10~20倍以上，这样可以改善系统的高频特性，并可以减小对周围建筑和其他设备的影响。 2.液压驱动和动力系统
国内大型振动台及其参数 大浩神110330xxxx 1) 同济大学 同济大学地震模拟振动台在朱伯龙教授的领导下于1983年7月建成，原为X、Y两向振动台，90代进行了多次改造，主要改造内容为：双向振动台升级至三向六自由度；模型重量由15t升级至25t；控制系统和数据采集系统的升级等。 目前，该振动台的主要技术参数如下： 台面尺寸：4m×4m； 频率范围：0.1~50Hz； 最大模型重量：25t; 最大位移：X向：±100mm，Y向：±50mm，Z向：±50mm； 最大速度：X向：1000 mm/s；Y向和Z向：600 mm/s； 最大加速度：X向：4.0g（空载）1.2g（负载15t）； Y向：2.0g（空载）0.8（负载15t）； Z向：4.0g（空载）0.7g（负载15t）； 最大重心高度：台面以上3000 mm； 最大偏心：距台面中心600 mm； 该振动台的核心部件由美国MTS公司生产，部分部件由国内配套，具体为：控制部分和数据采集部分由MTS生产；钢结构台面由MTS设计，国内红山材料试验机厂通过兰州化工总厂生产；油源部分的核心部件MTS提供，其他油箱、硬管道等部分由红山生产；作动器均采用MTS产品。整个系统由MTS总承包。 该振动台实验室是土木工程防灾国家重点实验室的一部分，技术负责人为吕西林教授，目前已经完成试验项目数量近500项。据统计，在世界上已经运行的大型振动台中，该振动台的运行效率名列前茅。
二、苏州东菱振动试验仪器有限公司世界最大单台推力电动振动台 该系统主要由500kN(50吨)超大推力的电动振动台、4500mm×4000mm超大尺寸的水平滑台及700kW超大功率的功率放大器组成，与目前国外单台最大推力的日本35吨振动台相比，全部8项主要技术指标中有5项超过、3项持平。 三、中国建筑科学研究院 中国建筑科学研究院原有的3×3m单向振动台已经基本废弃，其新建地震模拟振动台位于北京市顺义区的科研基地，目前安装已经完成，正在进行调试。该振动台建成后，将成为国内最大的振动台。 目前，该振动台的主要技术参数如下： 台面尺寸：6.1m×6.1m； 频率范围：0~50Hz； 最大模型重量：60t; 最大位移：X向：±150mm，Y向：±250mm，Z向：±100mm； 最大速度：X向：1000 mm/s；Y向：1200 mm/s；Z向：800 mm/s； 最大加速度：X向：1.5g；Y向：1.0g；Z向：0.8g 最大倾覆力矩：180 t*m； 该振动台由美国MTS公司总承包建设，台面由MTS设计后委托首都钢铁公司制造，采用4台油源并列供油，流量2000 l/min，设置蓄能器阵。竖向采用4台MTS作动器，两个水平向分别采用4台作动器。
摘要 本课题来源于青岛********有限责任公司相关产品的振动试验，对产品进行振动试验的目的在于发现产品的早期故障，并通过模拟实际工况考核和结构强度试验，确定所设计、制造的产品在运输及使用过程中承受外界振动或者自身振动而不至被破坏，通过检测成品或半成品是否存在连接件松动、共振、焊点漏焊或脱焊、印刷板插脚接触不良等情况，检测产品的耐振性能，从而增强产品可靠性，发挥其性能并达到产品的预期寿命。 本课题研究的是设计并制造一个振动台，本文在详述国内外振动台的研究现状基础上，充分利用振动台系统特点及设计要求，详细介绍了系统设计的原理和具体的设计方法、步骤。 本课题设计的振动台采用电磁铁作为激振器，从系统的原理设计、动力学分析设计开始，到主要部件的选择和参数的确定，建立了系统的数学模型并进行系统特性分析，并通过Solidworks进行仿真建模，借助Simulation 对设计中的主要部件进行仿真校核，以提高振动台的使用性能，为本次设计提供了理论基础。 本文运用理论分析设计与试验研究相结合的方法，进行了对振动台的设计，并针对振动台的控制方面进行了论述，在理论设计的基础上进行加工制造，最终设计并制造出一台满足使用要求的振动台，为本次设计提供了实践经验。 关键词：振动试验；振动台；激振器；共振；变频系统
Abstract The task of the graduation design comes from Qingdao ** ** **Co., Ltd. related products vibration test, the purpose of the product is that the vibration test to detect early failure of products by simulating actual working condition assessment and structural strength test, determine the design, manufacture the product itself withstand external vibration or vibration during transport and use process without to be destroyed, by detecting the presence or absence of finished or semi-finished connector loose, resonance, spot weld or sealing off, poor contact pin printing plates, etc., detection vibration-resistant performance of the product, thereby enhancing product reliability, to play its performance and achieve the life expectancy of the product. This research project is to design and manufacture a vibration table, on the basis of domestic and foreign research status vibrating table detailing the full use of vibration table system characteristics and design requirements, detailed system design principles and specific design methods and procedures . This paper designed vibration table used electromagnet as exciter, starting from the principle of system design, dynamic analysis and design, to identify the major components of the selection and parameter mathematical model of the system and system characterization, and by Solidworks simulation modeling, with the main components Simulation design simulation verification, improve the performance of the vibrating table, based views designed to provide a theoretical basis. In this paper, the design and experimental research method of combining theoretical analysis carried out on the vibration table design, and for the control