简支梁结构附加质量法动力特性分析
结构动力特性试验
OFS
LPFG
FBG
EFPI
四、试验过程
1、熟悉传感器和测量仪器，并连线。 2、打开设备电源，预热10min。 3、启动DHDAS_5920动态信号采集分析软件，
熟悉界面。
4、测量参数设置 （1）分析参数设置 z 采样频率：1k~2kHz； z 采样方式：连续
其余不用设置。
OFS
LPFG
FBG
EFPI
OFS
应变片
m
Z 0(t)
LPFG
FBGZ1 ( t )
EFPI
（2）压电式加速度传感器
¾ 振动时质量块产
生的惯性力，使压
电元件产生变形，
从而产生与加速度
成正比的电荷，经
m
后级电荷放大器后
得到与加速度成正
比的电压值。
3
优点：
引出线
¾（1）体积小，重量轻，对被测体的影响小。
¾（2）频率范围宽、动态范围大、测量灵敏 度高。
25
EFPI
灵敏度的选择
（1）土木工程和超大型机械结构的振动 在1~100ms-2左右，可选300~30pC/ms-2 的加速度传感器。
（2）特殊的土木结构（如桩基）和机械 设备的振动在100~1000ms-2，可选择 20~2pC/ms-2 的加速度传感器。
（3）碰撞、冲击测量一般10k~1Mms-2， 可选则0.2~0.002pC/ms-2 的加速度传感 器。
OFS
LPFG
FBG
EFPI
频率选择
选择加速度传感器的频率范围应高于被 测试件的振动频率。有倍频分析要求的 加速度传感器频率响应应更高。
土木工程一般是低频振动，加速度传感 器频率响应范围可选择0.2~1kHz
某桥梁结构的动力特性分析与优化设计
某桥梁结构的动力特性分析与优化设计随着城市化进程的不断推进，桥梁作为城市交通的重要组成部分，起到了连接城市、促进经济发展的重要作用。
而对于桥梁结构的动力特性分析与优化设计，不仅对桥梁的安全性和可靠性具有重要意义，同时也是桥梁工程设计的重要环节。
本文将针对某桥梁结构，进行动力特性分析与优化设计。
1. 桥梁结构的动力特性分析在进行动力特性分析之前，首先需要了解桥梁结构的基本信息，包括桥梁的几何参数、材料特性等。
1.1 桥梁模型的建立针对某桥梁结构，可以基于有限元方法建立相应的桥梁模型。
通过分割桥梁结构为有限数量的单元，再考虑节点之间的连接关系，建立桥梁结构的有限元模型。
1.2 动力特性计算在建立桥梁模型之后，可以利用有限元软件进行动力特性计算。
通过施加外力或外荷载，模拟桥梁在不同工况下的振动响应，并获得桥梁结构的固有频率、振型等动力特性参数。
2. 桥梁结构的优化设计在了解了桥梁结构的动力特性之后，可以进一步对桥梁结构进行优化设计，以提高其动力特性和整体性能。
2.1 结构优化目标桥梁结构的优化目标可以包括降低结构的振动响应、提高结构的刚度和稳定性等。
通过对优化目标的明确，可以为后续的优化设计提供指导。
2.2 优化方法选择针对桥梁结构的优化设计，可以选择不同的优化方法，如单目标优化方法、多目标优化方法等。
同时也可以结合经验法则，利用专业软件进行模拟与优化。
2.3 优化结果验证在进行桥梁结构优化设计之后，需要对优化结果进行验证。
可以通过再次进行动力特性分析，对比优化前后的动力特性参数，以验证优化设计的有效性。
3. 结论通过对某桥梁结构的动力特性分析与优化设计，可以得到较为准确的结论和优化方案。
在实际桥梁工程设计中，可以根据具体情况，灵活运用相关方法和技术手段，提高桥梁结构的动力特性和整体性能，确保桥梁的安全可靠运行。
针对某桥梁结构的动力特性分析与优化设计，可以通过建立桥梁模型、进行动力特性计算，从而了解桥梁的固有频率、振型等动力特性参数。
简支T梁在动荷载作用下的受力与挠度分析
简支T梁在动荷载作用下的受力与挠度分析简支T梁是一种常用的结构形式，其在动荷载作用下的受力与挠度分析是结构工程中的重要问题。
在进行受力与挠度分析时，我们需要考虑动荷载的作用以及简支T梁的几何形状和材料特性。
1. 动荷载作用下的受力分析简支T梁在动荷载作用下，会受到横向荷载、纵向荷载和弯矩的作用。
横向荷载：动荷载作用下，梁上的负载会对梁产生一个横向力，也就是横向荷载。
这个荷载会使得梁发生弯曲变形。
纵向荷载：动荷载作用下，梁上的负载还会对梁产生一个纵向力，称为纵向荷载。
这个荷载会使得梁产生纵向拉伸或压缩变形。
弯矩：横向荷载作用下，梁上的负载还会产生一个弯矩，也就是弯曲力矩。
弯矩方向和大小会影响到梁的受力状态。
解决这些受力问题，我们可以采用力学原理和结构分析方法，例如采用梁的受力分析方法（如弯曲力矩法、剪力法等）来分析梁在不同位置的受力情况。
2. 动荷载作用下的挠度分析除了受力分析，我们还需要对简支T梁在动荷载作用下的挠度进行分析。
挠度是指结构在荷载作用下产生的变形量。
对于简支T梁，在动荷载作用下，梁的挠度可以通过挠度影响线法、运动方程法或有限元法进行计算。
挠度影响线法：这种方法主要用于分析简支T梁的静力挠度问题，通过构造挠度影响线来计算梁的挠度。
它通常适用于只有一个荷载作用的情况。
运动方程法：对于动力学问题，我们可以建立梁的运动方程，然后求解该方程得到梁在动荷载作用下的挠度。
这种方法适用于动力学问题或有多个荷载作用的情况。
有限元法：有限元法是一种非常常用的分析方法，通过将结构离散为有限个小单元来求解结构的受力和变形。
通过有限元法，我们可以计算简支T梁在动荷载作用下的挠度，并得到详细的变形图。
需要注意的是，在进行挠度分析时，我们还需要考虑边界条件、材料的弹性性质、几何形状以及载荷的特点等因素。
总结起来，对于简支T梁在动荷载作用下的受力与挠度分析，我们需要考虑横向荷载、纵向荷载和弯矩的作用，采用力学原理和结构分析方法进行受力分析，使用挠度影响线法、运动方程法或有限元法进行挠度分析。
简支连续梁桥受力特点
简支连续梁桥受力特点
简支连续梁桥是一种常见的桥梁形式，其受力特点具有以下几个方面：
1. 梁体受弯矩作用。
简支连续梁桥在跨度方向上布置多个支座，使得整个桥梁构成一个连续系统。
由于各支座间距较短，因此桥梁梁体往往被认为是连续的，支座处产生的弯矩沿梁体传递，导致整个梁体出现受弯矩的情况。
2. 支座反力较大。
由于简支连续梁桥在支点处是断开的，因此
在桥梁使用过程中，支点会承担较大的反力，这也是梁体产生受弯矩的主要原因。
3. 横向力的作用。
简支连续梁桥在使用过程中，由于交通载荷
和风荷载等因素的影响，会产生横向力的作用，导致梁体出现弯曲或扭转的情况。
4. 梁体受剪力作用。
简支连续梁桥的梁体在使用过程中，由于
交通载荷和自重等因素的影响，会产生剪力的作用，导致梁体产生受剪的情况。
综上所述，简支连续梁桥的受力特点主要包括梁体受弯矩作用、支座反力较大、横向力的作用以及梁体受剪力作用等方面。
这些因素的影响直接关系到桥梁的安全可靠性，因此在桥梁设计和使用过程中，需要对这些受力特点进行全面考虑。
- 1 -。
结构力学的动力特性分析
结构力学的动力特性分析结构力学是工程学中重要的学科，它研究物体在外界作用力的作用下产生的力学行为及其相互关系。
动力特性分析是结构力学中的一个重要方向，它研究结构在外部激励下的振动特性以及对结构的影响。
本文将探讨结构力学的动力特性分析方法及其在实际工程中的应用。
一、动力特性分析的基本方法动力特性分析是研究结构振动行为的一种方法，它主要通过求解结构的固有频率、模态形态和频率响应等来描述结构对外界激励的响应情况。
以下是动力特性分析的基本方法：1. 固有频率分析：通过求解结构的本征值和本征向量，得到结构的固有频率和模态形态。
固有频率是结构在自由振动状态下的频率，也是结构振动的基本特性之一。
2. 频率响应分析：通过对结构施加外部激励，计算结构在不同频率下的响应特性。
频率响应分析可以帮助工程师了解结构对不同频率激励的响应情况，从而做出相应的优化设计。
3. 模态超几何分析：对于非线性结构或者多自由度结构，可以采用模态超几何分析方法来描述结构的动力特性。
该方法主要是在模态基础上引入非线性效应，研究结构在不同模态下的非线性行为。
二、动力特性分析的应用动力特性分析在工程实践中具有广泛的应用，以下是动力特性分析在各个领域的具体应用案例：1. 建筑工程：在建筑工程中，动力特性分析可以用于研究大楼、桥梁等结构的抗震性能。
通过分析结构的固有频率和模态形态，可以对结构进行合理的抗震设计，提高结构的地震安全性能。
2. 车辆工程：在汽车、火车等交通工具的设计中，动力特性分析可以用于优化车辆的悬挂系统、减震器等部件。
通过分析车辆在不同频率下的响应特性，可以改善车辆的行驶平稳性和乘坐舒适度。
3. 航空航天工程：在航空航天领域，动力特性分析可以用于研究飞机、火箭等载具的结构振动特性。
通过对结构的固有频率和模态形态的研究，可以对飞行器的结构强度和稳定性进行评估和设计。
4. 机械工程：在机械设计中，动力特性分析可以用于优化机械系统的结构和参数。
混凝土结构的动力特性分析原理
混凝土结构的动力特性分析原理一、引言混凝土结构是建筑工程中常用的结构形式，其具有承载能力强、耐久性好等优点。
然而，在地震等自然灾害中，混凝土结构的受力性能容易发生变化，因此需要对其动力特性进行分析，以保证其安全性和可靠性。
二、混凝土结构的动力特性混凝土结构的动力特性主要包括固有频率、阻尼比、模态形态等，这些特性都与结构的几何形状、材料性质、支撑条件和外部荷载等因素有关。
1. 固有频率固有频率是指在没有外部荷载作用下，结构自身振动的频率。
对于混凝土结构而言，其固有频率与结构的刚度有关，即刚度越大，固有频率越高。
一般来说，混凝土结构的固有频率在1Hz以上。
2. 阻尼比阻尼比是指结构振动时所受到的阻力与结构振动能量之间的比值。
混凝土结构的阻尼比通常比钢结构低，一般在0.02~0.05之间。
阻尼比的大小对结构的抗震能力有重要影响，一般来说，阻尼比越大，结构的抗震能力越强。
3. 模态形态模态形态是指结构在振动中不同振型下的形态。
对于混凝土结构而言，其模态形态受到结构的几何形状和材料性质的影响。
在地震荷载作用下，结构会发生多个模态的振动，不同模态的振动会对结构产生不同的影响。
三、混凝土结构的动力特性分析方法为了分析混凝土结构的动力特性，可以采用多种方法，包括实验方法和理论分析方法。
下面分别介绍这些方法的原理和应用。
1. 振动试验法振动试验法是通过对结构施加外部激励，观测结构的振动响应来分析结构的动力特性。
通过测量结构的固有频率、阻尼比和模态形态等参数，可以对结构的动力特性进行较为准确的分析。
振动试验法的优点是直观、可靠，但其缺点是需要实际的结构样本，且试验成本较高。
2. 数值模拟法数值模拟法是通过计算机模拟结构的振动响应来分析结构的动力特性。
数值模拟法的优点是可以模拟不同的荷载情况、结构形态和材料性质等因素对结构的影响，且成本较低。
常用的数值模拟方法包括有限元法、边界元法和离散元法等。
3. 分析法分析法是通过分析结构的动力方程，求解结构的振动响应来分析结构的动力特性。
简支梁振动系统动态特性综合测试方法
目录一、设计题目 (1)二、设计任务 (1)三、所需器材 (1)四、动态特性测量 (1)1.振动系统固有频率的测量 (1)2.测量并验证位移、速度、加速度之间的关系 (3)3.系统强迫振动固有频率和阻尼的测量 (6)4.系统自由衰减振动及固有频率和阻尼比的测量 (6)5.主动隔振的测量 (9)6.被动隔振的测量 (13)7.复式动力吸振器吸振实验 (18)五、心得体会 (21)六、参考文献 (21)一、设计题目简支梁振动系统动态特性综合测试方法。
二、设计任务1.振动系统固有频率的测量。
2.测量并验证位移、速度、加速度之间的关系。
3.系统强迫振动固有频率和阻尼的测量。
4.系统自由衰减振动及固有频率和阻尼比的测量。
5.主动隔振的测量。
6.被动隔振的测量。
7.复式动力吸振器吸振实验。
三、所需器材振动实验台、激振器、加速度传感器、速度传感器、位移传感器、力传感器、扫描信号源、动态分析仪、力锤、质量块、可调速电机、空气阻尼器、复式吸振器。
四、动态特性测量1.振动系统固有频率的测量（1）实验装置框图：见（图1-1）（2）实验原理：对于振动系统测定其固有频率，常用简谐力激振，引起系统共振，从而找到系统的各阶固有频率。
在激振功率输出不变的情况下，由低到高调节激振器的激振频率，通过振动曲线，我们可以观察到在某一频率下，任一振动量（位移、速度、加速度）幅值迅速增加，这就是机械振动系统的某阶固有频率。
（图1-1实验装置图）（3）实验方法：①安装仪器把接触式激振器安装在支架上，调节激振器高度，让接触头对简支梁产生一定的预压力，使激振杆上的红线与激振器端面平齐为宜，把激振器的信号输入端用连接线接到DH1301扫频信号源的输出接口上。
把加速度传感器粘贴在简支梁上，输出信号接到数采分析仪的振动测试通道。
②开机打开仪器电源，进入DAS2003数采分析软件，设置采样率，连续采集，输入传感器灵敏度、设置量程范围，在打开的窗口内选择接入信号的测量通道。
混凝土结构的动力分析方法
混凝土结构的动力分析方法一、引言混凝土结构动力分析是结构设计和施工过程中必不可少的一环。
动力分析可以帮助结构工程师确定结构的响应和安全性，在结构设计的早期阶段就能够发现缺陷和不足。
在施工过程中，动力分析可以帮助工程师确定混凝土的质量和结构的稳定性，从而确保结构的安全性和可靠性。
因此，混凝土结构的动力分析方法是非常重要的，本文将从以下几个方面进行介绍。
二、动力分析的基本原理动力分析是指对结构在内力作用下的运动和变形进行分析。
在混凝土结构中，结构的内力作用主要来自荷载和温度变化等因素。
动力分析的基本原理是根据结构的受力情况、材料的力学特性和运动学原理，利用数学方法对结构的响应进行分析。
动力分析主要包括静力分析和动力分析两种方法，其中动力分析包括模态分析、动态弹性分析和非线性动力分析等方法。
三、混凝土结构的模态分析方法模态分析是指对结构在自由振动状态下的响应进行分析。
在混凝土结构中，模态分析主要用于确定结构的固有频率和振型。
模态分析的步骤如下：1.建立结构的数学模型在模态分析之前，需要建立结构的数学模型，包括结构的几何形状、材料的力学特性和荷载情况等因素。
建立数学模型的方法主要有有限元法、有限差分法和有限体积法等。
2.求解结构的固有频率和振型在建立了数学模型之后，可以通过求解结构的特征方程来确定结构的固有频率和振型。
特征方程的求解方法主要有雅各比法、QR分解法和幂法等。
3.分析结构的响应在确定了结构的固有频率和振型之后，可以通过数学方法对结构在受到外部荷载作用时的响应进行分析。
在模态分析中，常用的方法有叠加法和响应谱法等。
四、混凝土结构的动态弹性分析方法动态弹性分析是指对结构在受到外部荷载作用下的动态响应进行分析。
在混凝土结构中，动态弹性分析主要用于确定结构的动态响应和动态应力。
动态弹性分析的步骤如下：1.建立结构的动态数学模型在动态弹性分析之前，需要建立结构的动态数学模型，包括结构的几何形状、材料的力学特性和荷载情况等因素。
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摘 要:工程结构在设计期间,不仅要考虑结构的强度、刚度与稳定性问题,还需 考 虑 结 构 动 力 作 用 下 的 响 应. 结 构 动 力 学 问 题 涉及结构响应分析、结构参数识别和结构荷载识别几个方面.特别是结构参数识 别 与 结 构 技 术 状 态 评 估,在 工 程 中 有 着 越 来 越 广泛的应用.由于简支梁结构的对称性,利用模式识别损伤定位技术会识别出两 个 对 称 的 损 伤 位 置,本 文 将 运 用 附 加 质 量 法 改 变 简 支 梁 结 构 的 对 称 性 ,使 损 伤 定 位 存 在 唯 一 对 应 的 结 果 . 关 键 词 :附 加 质 量 法 ;动 力 性 能 ;简 支 梁 结 构 ;模 式 识 别 中 图 分 类 号 :O３２７ 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :１６７３Ｇ５７８１(２０１９)０２Ｇ０１６３Ｇ０３
０ 引 言
结 构 损 伤 识 别 的 关 键 是 提 取 结 构 响 应 信 号 的 特 征 ,用 以 表征结构模态参数 改 变 与 结 构 损 伤 之 间 的 对 应 关 系.目 前 基 于 结 构 模 态 振 型(位 移 模 态 、曲 率 模 态 或 应 变 模 态 )和 固 有 频率的损伤识别研 究 文 献 较 多.通 过 对 结 构 进 行 动 力 特 性 分 析 ,建 立 结 构 的 质 量 、阻 尼 、刚 度 等 物 理 参 数 与 结 构 固 有 频 率 、模 态 振 型 、模 态 质 量 、模 态 刚 度 和 模 态 阻 尼 比 等 模 态 参 数 之 间 的 关 系 . 当 结 构 物 理 参 数 发 生 改 变 ,其 模 态 参 数 也 发 生 相应的改变.
表 １ 单 元 质 量 削 弱 工 况
工况
质量削弱单元 质量削弱程度 容重/(kN/m３)
工况１ 第２３号单元
２０％
９４．２
工况２ 第１６号单元
５０％
１１７．７５
分析梁 结 构 横 向 振 动 特 性,获 得 简 支 梁 结 构 第 １ 阶 至 第 ５ 阶频率,并计算其相对改变量,形成特征向量,损伤工况下固 有
结构固有频率的变化可以反映结构质量损伤变化或刚度损伤
变 化 ,本 文 通 过 结 构 质 量 损 伤 识 别 来 说 明 附 加 质 量 法 在 模 式 识
别中的应用.
梁结构质量改变位置自动成功识别的关键在于精确识别
结 构 固 有 频 率 ,以 及 如 何 从 获 取 的 结 构 模 态 参 数 中 提 取 能 反 映
可计算出 Δωip ,从而得到结构实际损伤的特征向量为
{ } {ϕ}p ＝
Δωp１/ω１ ,Δωp２/ω２ ,Δωp３/ω３ ,������ Δωp２/ω２ Δωp３/ω３ Δωp４/ω４
(３)
式中:Δωip 为简支梁结构第j 个单元损伤引起的第i 阶固 有 频 率的改变量;ωi 为简支梁结构损伤前的第i 阶固有频率. １．２ 简 支 梁 结 构 附 加 质 量 法 算 例
容重 ２３５．５kN/m３,利 用 结 构 有 限 元 分 析 软 件 MIDAS 建 立 梁
结构动力分析有限元模型.其有限元分析模型如图１所示.
图 １ 简 支 梁 结 构 有 限 元 模 型 本文主要通过单一质量损伤模式识别来实现附加质量法 的损伤定位,通过质量削弱模拟简支梁结构的损伤.相应工 况 见 表 １.
吴 倩 赟 :简 支 梁 结 构 附 加 质 量 法 动 力 特 性 分 析
研究与探索
YANJIUYUTANS—U１６O３ —
简支梁结构附加质量法动力特性分析
吴 倩 赟１, 张 开 银１, 胡 国 海２, 唐 曌３
１．武汉理工大学 交通学院,湖北 武汉 ４３００６３;２．吉林省交通规划设计院,吉林 长春 １３００２１; ３．中铁第四勘察设计院集团有限公司,湖北 武汉 ４３００６３)
频 率 见 表 ２、特 征 向 量 见 表 ３. 表 ２ 刚 度 损 伤 工 况 下 简 支 梁 的 固 有 频 率 (单 位 :Hz)
收 稿 日 期 :２０１９Ｇ０２Ｇ２５;修 改 日 期 :２０１９Ｇ０３Ｇ２７ 作 者 简 介 :吴 倩 赟 (１９９４－ ),男 ,江 苏 南 通 人 ,硕 士 研 究 生 在 读 ．
«工程与建设» ２０１９年第３３卷第２期 １ ６３
研究与探索
—Y１６A４ N— JIUYUTANSUO
吴 倩 赟 :简 支 梁 结 构 附 加 质 量 法 动 力 特 性 分 析
梁结构质量改变位置的特征.模式识别就是提取简支梁结构
几何特征,并将其数 字 化 处 理. 首 先 定 义 模 式 向 量,其 为 梁 结
构刚度变化引起的结构各阶固有频率的相对改变量:
{Φ}＝ {{φ}１,{φ}２,{φ}３,������ ,{φ}j,������ ,{φ}m }T
(２)
假设梁结构 的 实 际 损 伤 发 生 在 第 p 个 单 元,则 通 过 实 测
构单 位 长 度 质 量;ωj 为 梁 结 构 第j 阶 固 有 频 率;Yj(x)为 梁 结 构 第j 阶 位 移 模 态 . 而Y″j(x)是 梁 结 构 第j 阶 曲 率 模 态 ,对 于 等 截 面 梁 ,即 为 梁 结 构 第j 阶 应 变 模 态 .
由式１可以看出,结 构 损 伤 会 伴 随 着 刚 度 和 质 量 的 变 化,
１ 简 支 梁 结 构 损 伤 模 式 识 别
１．１ 基 本 原 理
对于做横向振动的梁结构,其 Rayleigh商可表示为:
lபைடு நூலகம்
∫EJ(x)[Y″j(x)]２dx
ωj２ ＝
０ l
(j ＝ １,２,３������ )
∫m(x)[Yj(x)]２dx ０
(１)
式中:l为梁结构长度;EJ(x)为梁结构 抗 弯 刚 度;m(x)为 梁 结
取 一 等 截 面 简 支 梁 (截 面 宽b＝６０．０mm、高 h＝１６．０mm),
长l＝１４００．０mm,弹 性 模 量 E＝２．１×１０１１N/m２,泊 松 比 μ＝ ０．３,容重７８．５kN/m３.全 结 构 等 分 为 ３５ 单 元,其 中 １ 号、１１
号、１２号和１３号 单 元 通 过 改 变 容 重 模 拟 附 加 质 量,其 容 重 为