[发明专利]框架结构动力特性及响应对比实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及结构动力学实验，尤其是涉及一种框架结构动力特性及响应对比实验装置。

 背景技术

现有的框架结构动力特性及响应实验装置大多是针对无附加控制装置的框架结构而设计的。而在结构动力学振动控制实验中，对采取振动控制措施、安装振动控制装置后的框架结构动力特性及响应的认识是非常重要的。目前即使有安装振动控制装置的框架结构动力特性及响应实验装置，也只是针对某一种或两种控制方式，并且没有将控制框架与参照框架结构动力特性及响应进行对比，不能更好地说明有控制装置框架结构的特点及动力特性及响应。

 发明内容

技术问题：本发明解决的问题为将控制框架与参照框架结构包含在一个动力特性及响应对比实验装置中，直观地将控制框架与参照框架结构同时进行动力特性及响应对比和检验。

 技术方案：

本发明的框架结构动力特性及响应对比实验装置，它主要包括参照框架、控制框架、框架连接底板、滑轮组、导轨、底板、激励及传动系统、数据采集及控制系统、水槽、红色水体；参照框架与控制框架并列连接在一个框架连接底板上；框架连接底板通过滑轮组、导轨与底板连接；激励及传动系统与框架连接底板通过螺栓连接；数据采集及控制系统与参照框架、控制框架连接；水槽中盛有红色水体，并粘接在参照框架与控制框架上；所述的激励及传动系统由振幅调节盘、电机转子孔振幅调节曲槽、电机、电机调速器、旋转传力杆、框架传力拉杆、传力拉杆底座组成；电机转子孔与振幅调节曲槽位于振幅调节盘上；电机转子孔与电机通过键连接；旋转传力杆一端采用活动螺杆连接振幅调节曲槽，另一端采用活动螺杆连接框架传力拉杆；框架传力拉杆穿过传力拉杆底座，传力拉杆底座和电机通过螺栓固定在底板上；框架传力拉杆与框架连接板通过拉杆调节螺母连接；所述的参照框架由框架柱、上框架板、下框架板、柱脚板、框架连接底板组成；所述的控制框架由框架柱、上框架板、下框架板、柱脚板、框架连接底板、磁流变阻尼器、单摆质量球、橡胶隔震垫组成；磁流变阻尼器一端依次与力传感器、磁流变阻尼器支架通过螺纹连接，另一端依次与磁流变阻尼器连接板、框架板通过螺栓连接；单摆质量球与上框架板通过单摆线连接；橡胶隔震垫上端与柱脚板通过螺栓连接，下端与框架连接底板通过螺栓连接；所述的数据采集及控制系统由电荷放大器及数据采集及控制卡、电流控制器、计算机及控制软件系统、加速度传感器、力传感器组成。

控制框架与参照框架结构动力特性及振动响应的直观对比可以通过观察两个水槽中红色水体的激荡程度判断。控制框架与参照框架结构动力特性及响应的定量对比可通过实测实验数据得到，所需对比信号由加速度传感器采集，经传感器数据线传输至电荷放大器、数据采集及控制卡（A/D转换器、控制器、D/A转换器，数字I/O、编码器、2路可编程PWM、PCI接口等的集成，可采用东华DH5920数据采集系统及Quanser公司的HIL控制卡的Q8系列）、计算机及控制软件系统（可采用东华数据分析软件及Quanser公司开发的WINCON实时控制软件），对所采集的数据进行分析（安装使用磁流变阻尼器时，需控制卡、控制软件以及电流控制器同时工作）。

本发明可用于比较控制框架与参照框架结构在动力加载装置（电机、振幅调节盘、旋转传力杆、框架传力拉杆、框架连接板）的作用下在导轨上水平同步运动时，两种框架结构的不同层的响应。当框架连接底板在动力加载装置确定的水平作用下运动时，参照框架结构的响应始终是确定的，而控制框架结构在安装不同控制装置以及控制装置的不同组合方式情况下，振动响应各不相同，由此可说明控制框架与参照框架结构具有不同的动力特性的响应。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明采用控制框架与参照框架结构包含在一个动力特性及响应对比和检验的实验中，可以直观（观察红色水体的激荡程度）、定量（数据采集系统采集、分析振动响应信号）地体现控制框架与参照框架结构动力特性及响应，并且本发明具有结构设计简单、价格低廉、维护方便、操作简易的优点。

2、本发明的框架结构为结构动力学中的基本结构概念，在建筑物和构筑物中其骨架作用并承受动荷载的重要部分，包含了框架柱、框架板典型结构。

3、振幅调节盘上的振幅调节曲槽设置可以实现控制框架与参照框架结构的不同振幅振动，并且振幅调节具有连续性。传力拉杆底座是为框架传力拉杆提供了一个水平自由度的装置，有效实现了控制框架与参照框架结构只在一个水平自由度的同步振动。