用于节段模型运动加载的试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于节段模型运动加载的试验装置，所述试验装置包括基座及固定安装于基座两侧的支架，所述支架之间安装有沿第一方向滑动安装于支架上的第一滑块、沿第二方向滑动安装于第一滑块上的第二滑块、及旋转安装于第二滑块之间的节段模型，所述试验装置在第一方向、第二方向及旋转三个自由度中的一个或多个进行振动。本发明专利技术的试验装置具有可控性和可重复性、振动形式的多样性等优点。

Experimental device for moving load of segmental model

The invention discloses a test device for motion loading of segmental models. The test device comprises a base and a bracket fixed on both sides of the base. A first slider mounted on the bracket in the first direction, a second slider mounted on the first slider in the second direction, and a rotation are arranged between the brackets. The test device vibrates in one or more of the first, second, and rotating degrees of freedom. The test device of the invention has the advantages of controllability and repeatability, and variety of vibration forms.

【技术实现步骤摘要】
用于节段模型运动加载的试验装置
本专利技术涉及振动模拟
，特别是涉及一种用于节段模型运动加载的试验装置。
技术介绍
斜拉桥、悬索桥等大跨度桥梁对风的作用十分敏感，在建设及运行过程中都会发生风的动力、静力作用而引起的振动，这种振动会带来结构的失稳问题及结构的疲劳破坏问题。大跨桥梁的风致振动已成为其设计和建造过程中必须要考虑的问题之一，对大跨桥梁风致响应的研究也是土木工程领域的前沿课题之一。对风致响应问题的研究前提之一是风致振动形式的模拟和再现，风引起的结构振动形式是多种多样的。从运动振幅变化的角度，可以分为振幅不变的振动、振幅随时间变化而增大的振动和振幅随时间变化而减小的振动；从运动的频率分布的角度，可以划分为单一频率的振动和多种频率的振动；从振动统计特性的角度，可以分为平稳的振动和非平稳的振动。多种多样的振动形式给准确的模拟带来的困难，目前存在的主要手段为人工激励或机械驱动。人工激励是通过弹簧悬吊的方式固定模型，在试验过程中人工施加一个突加荷载，使结构发生振动，在振动发生和持续的过程中，不再施加其他的干预。机械驱动是指利用传统伺服电机，通过轮轴的传动和组合，使模型做单一频率的运动。人工激励具有以下缺点：1)不可控性和不可重复性，试验过程中通过人工施加一个激励使桥梁模型发生振动，但不能精确控制人为激励的大小和持续时间，因此桥梁模型在每次激励下的振动剧烈程度是不同的，如果想通过多次试验的方法减小误差，这种人为激励具有不可重复性；2)振动形式的单一性，桥梁结构在真实的风荷载作用下发生的振动形式是多样的，包括振动形式的变化、不同自由度之间的耦合和不同振动频率之间的耦合，但是人为激励能够模拟的振动形式是有限的，往往是简单的单自由度单频率振动，不能方便快捷地实现振动频率的调节，因此不能满足深度研究的需求；3)振动有效持续时间短，由于模型系统的内部阻尼和外界风荷载的作用，人为激励带来的桥梁模型振动幅度不断减小且振动持续时间短，这与桥梁结构在真实环境下的振动形式是不相符的，这一缺点带来的问题是相应的试验数据有效测量时间较短。传统伺服电机驱动具有以下缺点：1)振动形式单一，只能实现单一频率的简谐振动形式，而桥梁结构在真实环境下发生的振动不仅仅局限于此，因此不能满足深入研究的需求；2)运行精度不可靠，在运行过程中没有实时的调节机制，使得实际得到的运行时程与需要的时程有较大的差别。综上所述，以上两种加载方式均不能模拟实际结构在风场条件下的真实运动，不可避免会带来分析方面的误差，导致结构设计偏于危险或造成经济上浪费的问题。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种用于节段模型运动加载的试验装置。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种用于节段模型运动加载的试验装置。为了实现上述目的，本专利技术一实施例提供的技术方案如下：一种用于节段模型运动加载的试验装置，所述试验装置包括基座及固定安装于基座两侧的支架，所述支架之间安装有沿第一方向滑动安装于支架上的第一滑块、沿第二方向滑动安装于第一滑块上的第二滑块、及旋转安装于第二滑块之间的节段模型，所述试验装置在第一方向、第二方向及旋转三个自由度中的一个或多个进行振动。作为本专利技术的进一步改进，所述支架上沿第一方向设有第一导轨，第一滑块滑动安装于第一导轨上，所述第一滑块上沿第二方向设有第二导轨，所述第二滑块滑动安装于第二导轨上。作为本专利技术的进一步改进，所述支架上设有驱动第一滑块沿第一方向滑动的第一驱动装置和驱动第二滑块沿第二方向滑动的第二驱动装置，所述第二滑块上设有驱动节段模型旋转的第三驱动装置。作为本专利技术的进一步改进，所述第一方向和第二方向相互垂直设置，节段模型的旋转轴线与第一方向和第二方向分别垂直设置。作为本专利技术的进一步改进，所述第一驱动装置和第二驱动装置为直线电机，第一导轨和第二导轨为直线导轨，第三驱动装置为DD马达。作为本专利技术的进一步改进，所述支架上固定安装有若干反馈编码器，用于实时反馈输出位移时程。作为本专利技术的进一步改进，所述振动装置在每个自由度上的振动形式为以下运动的任意一种：单一频率简谐运动、多频率叠加的简谐运动、频率随时间变化的运动、振幅随时间变化的运动、均值随时间变化的运动、随机运动。作为本专利技术的进一步改进，所述试验装置不同自由度之间的耦合包括：单独侧向、单独竖向、单独扭转、侧向+竖向、侧向+扭转、竖向+侧向、侧向+竖向+扭转。本专利技术用于节段模型运动加载的试验装置具有以下优点：可控性和可重复性，通过输入想要的振动形式控制节段模型的振动，包括振动形式、振动幅度、振动频率和振动持续时间，控制精确且运行情况具有可重复性；振动形式的多样性，运动形式的多样性体现在每个自由度上可以实现的运动形式和不同自由度之间的任意组合，每个自由度上可以实现单一频率的简谐运动、多频率成分叠加的简谐运动、频率随时间变化的振动、振幅随时间变化的振动、均值随时间变化的振动和随机振动等；不同自由度之间任意耦合。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一具体实施方式中试验装置的立体结构示意图；图2为本专利技术一具体实施方式中试验装置的正视结构示意图；图3为本专利技术一具体实施方式中试验装置的侧视结构示意图；图4为本专利技术一具体实施方式中试验装置的俯视结构示意图；图5为本专利技术一具体实施方式中试验装置的局部结构示意图；图6a-6f为本专利技术中每个自由度上能够实现的振动形式。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。参图1-图5所示，本专利技术一具体实施方式中公开了一种用于节段模型运动加载的试验装置，该试验装置包括基座10及固定安装于基座两侧的支架20，支架之间安装有沿第一方向滑动安装于支架上的第一滑块30、沿第二方向滑动安装于第一滑块上的第二滑块40、及旋转安装于第二滑块之间的节段模型50，试验装置在第一方向、第二方向及旋转三个自由度中的一个或多个进行振动。具体地，本实施方式中的支架20上沿第一方向(水平方向)设有第一导轨21，第一滑块30滑动安装于第一导轨21上，第一滑块30上沿第二方向(竖直方向)设有第二导轨31，第二滑块40滑动安装于第二导轨31上，第一方向和第二方向相互垂直设置。支架20上设有驱动第一滑块30沿第一方向滑动的第一驱动装置61和驱动第二滑块40沿第二方向滑动的第二驱动装置62，第二滑块40上还设有驱动节段模型旋转的第三驱动装置63，节段模型50的旋转轴线与第一方向和第二方向分别垂直设置。优选地，第一驱动装置61和第二驱动装置62为直线电机，直线电机为节段模型直接提供水平运动和竖直运动的动力。与传统的滚珠丝杆相比，它没有中间传动机构，精简了系统，大大提高了精度，采用无铁芯结构，无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于节段模型运动加载的试验装置，其特征在于，所述试验装置包括基座及固定安装于基座两侧的支架，所述支架之间安装有沿第一方向滑动安装于支架上的第一滑块、沿第二方向滑动安装于第一滑块上的第二滑块、及旋转安装于第二滑块之间的节段模型，所述试验装置在第一方向、第二方向及旋转三个自由度中的一个或多个进行振动。

【技术特征摘要】
1.一种用于节段模型运动加载的试验装置，其特征在于，所述试验装置包括基座及固定安装于基座两侧的支架，所述支架之间安装有沿第一方向滑动安装于支架上的第一滑块、沿第二方向滑动安装于第一滑块上的第二滑块、及旋转安装于第二滑块之间的节段模型，所述试验装置在第一方向、第二方向及旋转三个自由度中的一个或多个进行振动。2.根据权利要求1所述的用于节段模型运动加载的试验装置，其特征在于，所述支架上沿第一方向设有第一导轨，第一滑块滑动安装于第一导轨上，所述第一滑块上沿第二方向设有第二导轨，所述第二滑块滑动安装于第二导轨上。3.根据权利要求2所述的用于节段模型运动加载的试验装置，其特征在于，所述支架上设有驱动第一滑块沿第一方向滑动的第一驱动装置和驱动第二滑块沿第二方向滑动的第二驱动装置，所述第二滑块上设有驱动节段模型旋转的第三驱动装置。4.根据权利要求1所述的用于节段模型运动加载的试验装置，其特征在于，所述第一方...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵林，展艳艳，葛耀君，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31