桥梁主梁断面18个颤振导数识别的三自由度强迫振动法

发布时间：2020-02-21 06:38

【摘要】：利用开发的全数控三自由强迫振动装置,发展桥梁断面18个颤振导数识别的三自由度强迫振动法。强迫振动装置的驱动系统由伺服电机、数字驱动器和独特的耦合运动机构共同组成,实现由电脑调节振动频率等参数及控制其各个自由度单独或耦合运动;采用时域最小二乘识别算法,通过单自由度、竖向和扭转两自由耦合以及三自由度耦合三种运动方式分别对宽厚比为1/22.5的平板断面以及两种典型的桥梁断面进行颤振导数识别。试验结果表明,该方法识别的平板断面颤振导数与Theodorsen理论值非常接近;桥梁断面颤振导数曲线比较光滑,与阻力有关的颤振导数也具有良好的趋势性,而且模型运动方式对桥梁断面颤振导数的影响很小。
【图文】：

维特性，本文开发了全新的完全数控的三自由度强迫振动装置，通过光电编码器直接得到每个自由度的振动位移信号，并基于该装置和时域最小二乘识别算法发展了桥梁断面18个颤振导数识别的三自由度强迫振动法。1三自由度强迫振动装置的开发本文开发的三自由度强迫振动装置每个自由度的运动均采用全数控伺服电机驱动，用于指令控制的数字伺服驱动器的分辨率为0．01Hz，具有很高的控制精度。装置的机械传动速比为1/10，试验过程中节段模型通过测力天平与驱动装置固结，且模型和天平做同步运动，装置的运行与工作原理分别如图1、图2所示。该装置通过巧妙的机械设计实现了竖向、侧向和扭转三个运动自由度的解耦和耦合，每个自由度可以单独运动，也可以任意两个自由度以及三个自由度耦合运动，共有7种运动形式;且每个自由度的运动都通过专门设计的机械正弦机构实现了无理论运动误差的正弦函数，其运动合成机构的原理及部件图分别如图3、图4所示。其中竖向与侧向运动振幅从0～20mm间隔4mm分级可调，扭转振幅从0～5度间隔1度分级可调，，模型运动的振幅调整通过改变正弦机构上的行程滑块在绕水平轴旋转的锥齿轮上的偏心距来实现。针对上述驱动系统编写了界面友好的参数控制软件，可以通过输入指令很方便地调节每个自由度的运动方式和振动频率，其频率可调范围为0．1～3．0Hz，间隔0．01Hz。图1机械传动方案原理图Fig．1Schemeofmechanicaltransmissionsystem图2机械驱动系统工作原理图Fig．2Schemeofworkingprincipleofmechanicaldrivesystem

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本文编号：2581553