剪切型大尺寸材料阻尼測試裝置的製作方法
2023-06-21 06:15:36
專利名稱：：剪切型大尺寸材料阻尼測試裝置的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及一種土木工程用大尺寸材料阻尼性能的試驗裝置。
背景技術：
：目前粘彈性阻尼材料阻尼特性的測試主要是通過動態力學分析儀、粘彈譜儀等儀器來完成，這些裝置測試的對象主要是金屬、塑料和聚合物等材料，而對於大尺寸材料(如混凝土、複合材料)，這些裝置因為試件尺寸的限制而無法測量，土木工程材料動力特性的準確把握對於結構振動響應的精確分析具有重要的意義，因此開發適用於大尺寸材料的阻尼測試裝置勢在必行，而且現有阻尼測試主要以受彎作用為主的構件，如簡支梁，懸臂梁，而針對以受剪為主的構件卻鮮有分析。理論上的不完善以及設備開發等一系列問題使得目前無法測試土木工程大尺寸材料(如混凝土)的剪切阻尼特性。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種剪切型大尺寸材料阻尼測試裝置，以解決目前無法測試土木工程用大尺寸材料的剪切阻尼特性的問題。本實用新型為解決上述技術問題採取的技術方案是本實用新型的阻尼測試裝置由激勵系統、測量系統、加載頭、固定套件和底座組成；所述激勵系統由信號發生器、功率放大器、電磁激振器組成，所述測量系統由壓電式力傳感器、雷射位移傳感器、電荷放大器、電壓放大器、計算機數據採集器組成，所述壓電式力傳感器的兩個輸入端分別與電磁激振器的輸出端、加載頭的下端面連接，壓電式力傳感器的輸出端與電荷放大器的輸入端連接，所述電磁激振器的正上方設置有雷射位移傳感器，.所述雷射位移傳感器的輸出端與電壓放大器的一個輸入端連接，電荷放大器的輸出端與電壓放大器的另一個輸入端連接，電壓放大器的位移信號輸出端與計算機數據採集器的一個輸入端連接，電壓放大器的電荷放大信號輸出端與計算機數據採集器的另一個輸入端連接，電磁激振器的輸入端與功率放大器的輸出端連接，功率放大器的輸入端與信號發生器的輸出端連接，所述底座設置在電磁激振器的一側，底座的上端面與固定套件的下端面連接。本實用新型的有益效果是本實用新型可測試大尺寸材料在受剪切作用下的阻尼性能與彈性模量，裝置構造簡單，安裝方便。待測構件的長、寬、高尺寸可調，可實現不同頻率、不同波形加載。採用非接觸式雷射位移傳感器提高了位移測量精度，本實用新型突破大尺寸材料阻尼特性無法準確測試的瓶頸。圖1是本實用新型的整體結構示意簡圖，圖2是加載頭10與待測構件4及壓電式力傳感器5裝配在一起的主視圖，圖3是圖2的左視圖(待測構件4未表示)，圖4是固定套件21與底座14和待測構件4裝配在一起的主視圖，圖5是圖4的左視圖(底座14和待測構件4未表示)。具體實施方式具體實施方式一結合圖1說明本實施方式，本實施方式的阻尼測試裝置由激勵系統、測量系統、加載頭10、固定套件21和底座14組成；所述激勵系統由信號發生器l、功率放大器2、電磁激振器3組成，所述測量系統由壓電式力傳感器5、雷射位移傳感器7、電荷放大器6、電壓放大器8、計算機數據採集器9組成，所述壓電式力傳感器5的兩個輸入端分別與電磁激振器3的輸出端、加載頭10的下端面連接，實現拉壓力的數據採集，壓電式力傳感器5的輸出端與電荷放大器6的輸入端連接，所述電磁激振器3的正上方設置有雷射位移傳感器7，所述雷射位移傳感器7的輸出端與電壓放大器8的一個輸入端連接，電荷放大器6的輸出端與電壓放大器8的另一個輸入端連接，電壓放大器8的位移信號輸出端與計算機數據採集器9的一個輸入端連接，電壓放大器8的電荷放大信號輸出端與計算機數據採集器9的另一個輸入端連接，電磁激振器3的輸入端與功率放大器2的輸出端連接，功率放大器2的輸入端與信號發生器1的輸出端連接，所述底座14設置在電磁激振器3的一側，底座14的上端面與固定套件21的下端面連接。本實施方式中所用儀器的型號和產地見表1。表1tableseeoriginaldocumentpage6具體實施方式二結合圖1圖3說明本實施方式，本實施方式的加載頭lO由第一上橫梁ll、第二下橫梁12、兩個第一連接件13組成；所述第一上橫梁11設置在第一下橫梁12上，第一上橫梁11和第一下橫梁12的兩端分別通過一個第一連接件13連接，第一下橫梁12的下端面上設有凹槽26，所述壓電式力傳感器5的上端裝在第一下橫梁12下端面的凹槽26內，所述第一連接件13由螺杆30、螺母31組成；所述螺杆30的大頭端裝在第二下橫梁12下端面的臺肩孔32內。如此設置，可方便力傳感器5與第一下橫梁12的安裝。其它組成及連接關係與具體實施方式一相同。具體實施方式三結合圖l、圖4、圖5說明本實施方式，本實施方式的固定套件21由第二上橫梁22、第二下橫梁23、兩個第二連接件24、兩個第三連接件25組成；所述第二上橫梁22設置在第二下橫梁23上，第二上橫梁22和第二下橫梁23的兩端分別通過一個第二連接件24連接，所述第二下橫梁23設置在底座14上，第二下橫梁23的兩端與底座14的兩端分別通過一個第三連接件25連接。如此設置，可方便待測構件4高度的調節。其它組成及連接關係與具體實施方式一相同。具體實施方式四結合圖l、圖4、圖5說明本實施方式，本實施方式的第二連接件24由第一螺杆16、第一螺母17組成；所述第二下橫梁23的下端面的兩端分別設有臺肩沉孔18，所述第一螺杆16的大頭端裝在第二下橫梁23的臺肩沉孔18內，第一螺杆16的螺杆端穿過第二下橫梁23和第二上橫梁22並通過第一螺母17連接。如此設置，方便第二下橫梁23與底座14的連接。其它組成及連接關係與具體實施方式三相同。具體實施方式五結合圖l、圖4、圖5說明本實施方式，本實施方式的第三連接件25由第三螺杆19、第三螺母20組成；所述第二下橫梁23和底座通過第三螺杆19和第三螺母20連接。如此設置，連接方便，可以實現待測構件4在寬度方向和長度方向上的調節。其它組成及連接關係與具體實施方式三相同。為實現電磁激振器的剛性安裝，把電磁激振器安裝於剛性地面上。非接觸式雷射位移傳感器設置在電磁激振器的正上方，可伸縮與旋轉，以測量待測構件端部穩態位移反應，且不給待測構件施加反力，提高了位移測量精度。通過壓電式力傳感器採集激振力、雷射位移傳感器採集待測構件端部穩態位移，得到兩者相位差3(rad)、激振力幅值p。(N)、剪切型待測構件端部位移幅值j^(m)，從而剪切型材料阻尼參數可由下列公式得出formulaseeoriginaldocumentpage8式中7——材料損耗因子Cf^材料的損耗模量(N/m2)^材料的存儲模量(N/m2)Z——剪切型待測構件的長度(m)"——剪切型待測構件的高度(沿受剪方向，m)6——剪切型待測構件的寬度(m)測試時，將待測構件4設置在第一上橫梁11、第二上橫梁22與第一下橫梁12、第二下橫梁23之間，並通過兩個第一連接件13和兩個第二連接件24將上述構件固定在一起，儘量降低彎曲帶來的影響邊界條件，以此限制待測構件4的端部轉角，固定套件21的下部由第二下橫梁23固定，通過第二下橫梁23把豎向力傳遞給底座14，進而傳遞給地基。測試構件4的橫截面積最大為100xl00mm2，為了降低彎曲帶來的影響，需要控制測試構件4的長度在175mm425mm範圍內。權利要求1、一種剪切型大尺寸材料阻尼測試裝置，其特徵在於所述阻尼測試裝置由激勵系統、測量系統、加載頭(10)、固定套件(21)和底座(14)組成；所述激勵系統由信號發生器(1)、功率放大器(2)、電磁激振器(3)組成，所述測量系統由壓電式力傳感器(5)、雷射位移傳感器(7)、電荷放大器(6)、電壓放大器(8)、計算機數據採集器(9)組成，所述壓電式力傳感器(5)的兩個輸入端分別與電磁激振器(3)的輸出端、加載頭(10)的下端面連接，壓電式力傳感器(5)的輸出端與電荷放大器(6)的輸入端連接，所述電磁激振器(3)的正上方設置有雷射位移傳感器(7)，所述雷射位移傳感器(7)的輸出端與電壓放大器(8)的一個輸入端連接，電荷放大器(6)的輸出端與電壓放大器(8)的另一個輸入端連接，電壓放大器(8)的位移信號輸出端與計算機數據採集器(9)的一個輸入端連接，電壓放大器(8)的電荷放大信號輸出端與計算機數據採集器(9)的另一個輸入端連接，電磁激振器(3)的輸入端與功率放大器(2)的輸出端連接，功率放大器(2)的輸入端與信號發生器(1)的輸出端連接，所述底座(14)設置在電磁激振器(3)的一側，底座(14)的上端面與固定套件(21)的下端面連接。2、根據權利要求l所述的剪切型大尺寸材料阻尼測試裝置，其特徵在於所述加載頭(10)由第一上橫梁(11)、第二下橫梁(12)、兩個第一連接件(13)組成；所述第一上橫梁(11)設置在第一下橫梁(12)上，第一上橫梁(ll)和第一下橫梁(12)的兩端分別通過一個第一連接件(13)連接，第一下橫梁(12)的下端面上設有凹槽(26)，所述壓電式力傳感器(5)的上端裝在第一下橫梁(12)下端面的凹槽(26)內。3、根據權利要求1所述的剪切型大尺寸材料阻尼測試裝置，其特徵在於所述固定套件(21)由第二上橫梁(22)、第二下橫梁(23)、兩個第二連接件(24)、兩個第三連接件(25)組成；所述第二上橫梁(22)設置在第二下橫梁(23)上，第二上橫梁(22)和第二下橫梁(23)的兩端分別通過一個第二連接件(24)連接，所述第二下橫梁(23)設置在底座(14)上，第二下橫梁(23)的兩端與底座(14)的兩端分別通過一個第三連接件(25)連接。4、根據權利要求3所述的剪切型大尺寸材料阻尼測試裝置，其特徵在於所述第二連接件(24)由第一螺杆(16)、第一螺母(17)組成；所述第二下橫梁(23)的下端面的兩端分別設有臺肩沉孔(18)，所述第一螺杆(16)的大頭端裝在第二下橫梁(23)的臺肩沉孔(18)內，第一螺杆(16)的螺杆端穿過第二下橫梁(23)和第二上橫梁(22)並通過第一螺母(17)連接。專利摘要剪切型大尺寸材料阻尼測試裝置，它涉及一種土木工程用大尺寸材料阻尼性能的試驗裝置。針對目前無法測試土木工程用大尺寸材料的剪切阻尼特性問題。壓電式力傳感器(5)的兩個輸入端與加載頭(10)、電磁激振器(3)的輸出端連接，電磁激振器(3)的正上方設有雷射位移傳感器(7)，壓電式力傳感器(5)的輸出端與電荷放大器(6)的輸入端連接，電壓放大器(8)的兩個輸入端分別與雷射位移傳感器(7)、電荷放大器(6)的輸出端連接，電壓放大器(8)的兩個輸出端分別與計算機數據採集器(9)的兩個輸入端連接，電磁激振器(3)的輸入端通過功率放大器(2)與信號發生器(1)連接，底座(14)與固定套件(21)連接。本實用新型可測試大尺寸材料在受剪切作用下的阻尼性能與彈性模量。文檔編號G01N33/38GK201191265SQ20082009001公開日2009年2月4日申請日期2008年5月21日優先權日2008年5月21日發明者劉鐵軍,闖崔,梁超鋒申請人:劉鐵軍