五、成果整理
(1)附上实测记录,分别将3种方法所测得的时域波形和频谱图粘贴在下面空白处。
(2)根据自由振动法实测记录的时域波形图求取自振频率。结构的自振频率又称为结构的固有频率,它是结构自身所固有的频率。根据测试结果(图2-20)计算固有频率:从实测得到的有衰减的结构自由振动记录曲线上,去掉最初的一两个波不用(消除初始的影响),取若干个波的总时间除以波数,得出平均周期,取其倒数得到固有频率值
式中:f——固有频率;
T——自振周期;
N——波的个数;
t——N个波的总时间。
图2-20 实测波形的频率计算图
(3)根据自由振动法实测记录的时域波形图求取阻尼比。采用自由振动法时,直接从所测出的自由振动时域波形曲线上求取阻尼比。由于结构物的自由振动是有阻尼的衰减振动,且是以对数形式衰减(图2-21),故人们把这种有阻尼的衰减系数称为对数衰减率λ,定义
式中,an、an+1——前后两相邻波的幅值。然而,在实测中,由于要有足够的样本,故要拓宽到an+k,故作如下变换(图2-21)。
图2-21 实测波形的阻尼比算法
由于有
将方程两边取对数
故
依据粘滞理论,图2-21所示单自由度体系振动时程曲线为
两相邻振幅之比为
式中:
T——图2-21时程曲线的一个周期;
ξ——结构物的阻尼比;
ω——结构自振圆频率。
将式(2-7)两边取对数则有
则
(4)根据自由振动法实测记录的时域波形计算振型。振型是结构物按其自身的某阶自振频率振动的各质点振动幅值相对大小的形状。可依实测的1号、2号、3号和4号测点的波形,在同一时刻量取每一测点的振动幅值。令某一测点的幅值为1,按此比例作图即可(图2-22)。
图2-22 第一振型计算图
(5)对自由振动法(初速度法、初位移法)测得的振动曲线进行频谱分析,在频谱图上标注结构自振频率ωb,并利用半功率法计算一阶阻尼比(图2-23)。
图2-23 半功率点法求阻尼比示意图
半功率点法求阻尼比为
(6)对脉动法测得的振动曲线进行频谱分析,确定结构的前三阶频率,并附相应的频谱图(图2-24)。
图2-24 某三阶频率的频谱图示例