使用时要定期标定。 压电式加速度计原理
四、测振配套仪器
1、放大器 微积分放大器：与位移、速度传感器相配。 电荷放大器：与压电式拾振器相配。 2、动态电阻应变仪 主要用于测动应变，还可以测位移、速度、 加速度、振幅等参数的变化过程。 3、记录仪器
常用的有数据采集仪。
5、仪器配套
磁电式 拾振器
微积分 放大器
其特点是运动具有周期性，作用的 大小和频率按一定规律变化，使结构产 生强迫振动。
离心力加载 ：机械式激振器
机械式激振器
使一对偏心块按相反方向运转，便由离心力产 生一定方向的加振力。改变质量或调整带动偏心质 量运转的电机的转速，可调整激振力的大小。
使用时将激振器底座固定在被测结构物上， 由底座把激振力传递给结构，致使结构受到简谐变 化激励作用。
2 1 2
1 2
振型:用共振法测建筑物振型
3、脉动法
脉动法：是通过测量建筑物由于外界环境脉 动（如地面脉动、气流脉动等）而产生的微幅振 动，来确定建筑物的动力特性。
脉动记录的分析方法有：主谐量法；频谱分析法。 主谐量法：脉动信号的主要成分是基频谐量，
在脉动记录里常常出现酷似“拍”的现象，在波形 光滑之处“拍”的现象最显著，振幅最大。凡有这 种现象之处，振动周期大多相同。这一周期往往即 是结构的基本周期。
时间标志
2i c2h2i
c1, c2 正负应变的标定常数
动应变频率： f
L0 L
f0
二、动位移测定
要全面了 解结构在动力 荷载作用下的 振动状态，可 以设置多个测 点进行动态变 位测量，以作 出振动变位图。
注意：振动变位与振型的区别。
三、动力系数测定
结构动力系数定义为:在移动荷载作用下，结构 的动挠度和静挠度的比值。
x X 0 sin t
对比两个方程：形式相同，差
xm X m sin( t ) 一个相位角，振动幅值不同
质量弹簧系统的振动幅值和相位角分别为
Xm
2
X
0
0
1
2 02
2
4
2
0
2
2
tg 1
0
2
1
0
其中阻尼比
c
2m0
拾振器固有频率 0
k m
n c 2m
用作位移传感器 值较小
区混凝土的疲劳破坏。
斜截面破坏的标志
1、当箍筋配筋率正常或较低且纵向钢筋配 筋率正常时，与临界斜裂缝相交的箍筋 或弯起钢筋发生疲劳断裂破坏；
2、当箍筋和纵向钢筋的配筋率都很高时， 剪压区混凝土发生剪压疲劳破坏；
3、当纵向钢筋配筋率较低时，与临界斜裂 缝相交的纵向钢筋发生疲劳断裂破坏。
四、疲劳试验的安全措施
设振动体的振动规律
x X 0 sin t
X 0 ：被测振动体的振幅
：被测振动的圆频率
设计拾振器时，一般使惯性质量m只能沿x方
向运动，并使弹簧质量和惯性质量m相比，小到可
以
忽
略
不
计
。
由质量块m所受的惯性力、阻尼力和弹性力之
间的平衡关系，可建立振动体系的运动微分方程如
下：
建立质量弹簧振动体系的运动微分方程
磁电式 记录仪器 测振系统
压电式 加速度计
电荷放 大器等
光线示波器或 压电式 磁带记录仪 测振系统
光线示波器
数值计算法
应变
动态
分析仪
传感器 应变仪
磁带记录仪
专用计算机
应变式测振系统
A/D 通用计算机
加速度传感器布置
测试仪器采用北京东方振动与噪声技术研究
所生产的INV306智能信号自动采集处理和分 析系统：891-II及941-B型水平向、垂直向速 度传感器 → INV-16及IVN-9多功能抗混滤波 放大器 → 306G（LF）（32通道）东方科卡 数据采集仪 → COMPAQ笔记本电脑 → DASP数据处理软件及MACEC动态数据处理软 件包。
3-3 动载试验的加载方法
冲击力加载 离心力加载 电磁加载法 地震模拟振动台 结构疲劳试验机
一、冲击力加载
特点：荷载作用时间极为短促，在它的 作用下使被加载结构产生自由振动，适 于进行结构动力特性试验。 常用的加载方法：初位移加载法、初速 度加载法。
二、离心力加载
根据旋转质量产生的离心力对结构 施加简谐振动荷载。
1、严格要求对中。荷载架上的分配梁、脉冲 千斤顶、试验构件、支座以及中间垫板都要对中， 特别是千斤顶轴心一定要同构件截面纵轴在一条 直线上。
2、保持平稳。疲劳试验的支座应是可调的， 并使之保持水平；千斤顶与试件之间、支座与支 墩之间、构件与支座之间都要严格找平，用砂浆 作找平层时不宜过厚。
3、安全防护措施。必须设置安全支架、支墩 等防护措施。
MTS电液伺服疲劳试验机
第3章 结构动力试验
主要内容
◆ 概述 ◆ 动载试验仪器仪表 ◆ 结构动力特性测定试验 ◆ 结构动力反应测定试验 ◆ 结构疲劳试验
§3-1 概述
一、动力试验的几个概念 振源：引起结构振动的动力源。 振源分类：固定振源、移动振源和特殊 振源。 动荷载：随时间而变化的荷载，如：冲 击荷载、地震荷载、风荷载。
拾振器的分类:
按测量参数：位移式、速度式和加速度式。 按构造原理：磁电式、压电式、应变式、电感式。
从使用角度: 绝对式、相对式。
拾振器
弹簧
阻尼器
c
0
质量块
拾振器的力学模型 1.拾振器；2.振动体
x ：振动体相对于固定参考 坐标的位移
xm ：质量m相对于仪器外
壳的位移
c：阻尼
k ：弹簧刚度
0
k m
m d2 (x xm ) dt2
c d xm dt
kxm
0
按照振动体振动的振动规律振动有方程
m
d2 xm dt2
c
d xm dt
k xm
mX 0 2
sin
t
方程通解为：
拾振器的力学模型
1.拾振器；2.振动体
xm B ent cos( 2 n2 t ) X m sin( t )
第一项为自由振动解，有阻尼作用而很快衰减，第二项为强迫振动解
自振频率：即基本周期的倒数。
自由振动法一般只能测得结构的基频及 其对应的主振型。
2、共振法
功率 放大器
信号 发生器
激振器 频率仪拾振器放大器 试放大器 件 放大器放大器
记录仪 相位计
共振法测量原理框图
频率测定 频率-振幅关系曲线
阻尼 单自由度体系有阻尼强迫振动的运动方程：
μ(θ)：动力放大系数。
三、电磁加载法
电磁加载的原理：在磁场中通电的导 体要受到与磁场方向相垂直的作用力。
常见的加载设备：电磁式激振器、 电磁振动台。
电磁振动台
四、地震模拟振动台
60年代开始，地震模拟振动台就出现 在抗震试验中，其中日本最多；
地震模拟振动台可以很好的再现各种地 震过程，是结构进行动力试验的一种先进试 验设备。
磁电式拾振器
原理：
弹簧
E BLnv
质量块 磁钢
线圈
外壳
磁电式拾振器换能原理
压电式拾振器
原理：利用压电晶体材
料具有压电效应制成。
F ma Cxq Cx：压电系数
电荷灵敏度系数
Sq
q a
参数： 电压灵敏度系数
Su
u a
灵敏度( Sq Su)
频率范围： 0-10KHz
绝缘垫
质量块
压电 晶体片
基座
二、动力试验的分类 1、动荷载特性测定 2、结构自振特性的测定 3、结构在动荷载作用下的反应的测定
三、振动试验系统组成
信号源 功放 激振器 拾振器
振动台
模型
放大器 记录仪
振动试验系统原理框图
§3-2 振动测量系统
振动测量系统的测量仪表，包括拾振器、测 振放大器和记录仪。
拾振器是将机械振动信号变换成电参量的一 种敏感元件。
这些结构物或构件在重复荷载作用下达 到破坏时的力比其静力强度要低得多。 这种现象称为“疲劳”。
一、结构疲劳试验的目的
目的：确定结构的疲劳极限。 结构或构件在疲劳荷载作用下的反
应。
二、结构疲劳试验的方法
1、疲劳试验荷载
荷载取值：上限值根据构件在荷载标准值
最不利组合下产生的弯距计算求得；下限值
根据疲劳试验机的设备性能而定。
一、动应变测定
动应变是一个随时间变化的函数，对其进行测 量时，要把各种仪器组成测量系统。应变传感器 感应的应变通过测量桥路和动态应变仪的转换、 放大，滤波后送入各种记录仪进行记录。最后将 记录得到的应变随时间的变化过程送入频谱分析 仪或数据处理机进行数据处理和分析。
动应变时程曲线
1i c1h1i
Qm in
静载
疲劳
等 幅 疲 劳 加 载 程 序
静载
3、疲劳试验的观测
主要是对控制截面的应变和变形进行 分阶段测试。
测量可在荷载加至1、2、5、10、20、 50、100、200、300、400万次时分别进行。
三、疲劳试件的破坏标志
正截面破坏标志： 1、当受弯构件截面配筋率为正常或低配筋
率时，纵向受力主筋发生疲劳断裂破坏； 2、配筋率过高或为倒T截面时，发生受压
频率选择： 0.5或 1.3
荷载频率
控制次数：
构件固有频率
中级工作制吊车梁： n 2106 次；
重级工作制吊车梁： n 4106 次。
2、疲劳试验加载程序
两种：一是从头到尾施加重复荷载； 另一是静荷载和疲劳荷载交替施加。
变 更 荷 载 上 限 的 加 载 程 序