气动自激力测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种气动自激力测试装置。端板设有两个并分别用于设在桥梁模型的相对两侧；至少一个端板上设有测量机构，测量机构包括第一测量组件和第二测量组件，第一测量组件用于测量桥梁模型的位移数据，第二测量组件用于测量桥梁模型的力数据；支撑机构用于支撑端板，以使桥梁模型能够进行自由活动。当对上述气动自激力测试装置施加模拟风力时，根据牛顿第二定律以及桥梁模型的运动平衡关系，基于位移数据以及力数据计算并得到桥梁模型的气动自激力；相对传统的气动自激力测试方法，上述气动自激力测试装置不需要通过位移数据反推气动自激力，而是通过测量出的力数据与位移数据直接高效地计算气动自激力，减少了反推计算过程中的误差。中的误差。中的误差。

【技术实现步骤摘要】
气动自激力测试装置


[0001]本专利技术涉及风洞试验装置
，特别是涉及一种气动自激力测试装置。

技术介绍

[0002]桥梁主梁断面所受的风荷载通常分为静风荷载、抖振力、自激力、涡脱力等，当桥梁发生强烈的风致振动时，会导致桥梁坍塌，造成灾难性后果，因此，桥梁的风致振动成为了桥梁建造过程中需要克服的重要问题，桥梁的气动自激力是造成桥梁震颤的主要原因之一。
[0003]传统技术中，测试桥梁气动自激力的方法大都采用自由振动测力法，然而自由振动测力法需通过测量桥梁节段模型的位移来反推气动自激力，不仅过程繁琐，而且在反推计算的过程中会产生较大误差，导致计算结果的参考价值较低，数据精确性较差。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对测量气动自激力过程繁琐，误差较大的问题，提供一种气动自激力测试装置，该装置能够直接高效地测量气动自激力，且测量结果误差小。
[0005]其技术方案如下：
[0006]一种气动自激力测试装置，包括：
[0007]端板，所述端板设有两个并分别用于设在桥梁模型的相对两侧；
[0008]测量机构，至少一个所述端板上设有所述测量机构，所述测量机构包括第一测量组件和第二测量组件，所述第一测量组件用于测量所述桥梁模型的位移数据，所述第二测量组件用于测量所述桥梁模型的力数据；
[0009]支撑机构，所述支撑机构用于支撑所述端板，以使所述桥梁模型能够进行自由活动。
[0010]当对上述气动自激力测试装置施加模拟风力使其处于模拟工况时，支撑机构模拟真实桥梁的刚度与阻尼，端板用于保证桥梁模型在模拟工况下的二元流动性，第一测量组件测量桥梁模型在模拟工况下的位移数据，第二测量组件测量桥梁模型在模拟工况下的力数据，根据牛顿第二定律以及桥梁模型的运动平衡关系，基于位移数据以及力数据计算并得到桥梁模型的气动自激力；相对传统的气动自激力测试装置，上述气动自激力测试装置不需要通过位移数据反推气动自激力，而是通过测量出的力数据与位移数据直接计算气动自激力，减少了反推计算过程中的误差，计算更加高效。
[0011]下面进一步对技术方案进行说明：
[0012]在其中一个实施例中，所述测量机构包括固定框，所述固定框设有两个并与所述端板一一对应，所述固定框位于所述端板的远离所述桥梁模型的一侧，两个所述固定框上均设有所述第一测量组件和所述第二测量组件。
[0013]如此设置，能够获得多组数据，减少误差，提高数据精确度。
[0014]在其中一个实施例中，所述固定框包括内框和外框，所述内框的至少一部分位于
所述外框内，以使所述内框和所述外框之间形成间隙，所述内框与所述端板连接，所述外框与所述支撑机构连接，所述第一测量组件设在所述内框的远离所述桥梁模型的一侧，所述第二测量组件位于所述内框和所述外框之间的间隙内并抵压所述内框与所述外框。
[0015]由于桥梁模型与端板连接，端板与内框连接，第一测量组件设于内框上，当气动自激力测试装置处于模拟工况时，桥梁模型发生振动并带动端板振动，端板带动内框振动，内框发生振动，从而带动第一测量组件产生位移，即测得了桥梁模型的位移数据；内框因振动而挤压第二测量组件，从而将桥梁模型的力通过端板传递到内框，内框再传递到第二测量组件上，得到桥梁模型处于模拟工况下的力数据。
[0016]如此设置，能够在不影响装置的紧凑结构的前提下测得桥梁模型的位移数据和力数据。
[0017]在其中一个实施例中，所述端板和所述内框中的一者设有凸起部，另一者设有凹槽部，所述凹槽部与所述凸起部限位配合。
[0018]通过设置凸起部和凹槽部，以便于内框和端板的连接，提高气动自激力测试装置的组装效率。
[0019]在其中一个实施例中，所述支撑机构包括至少两个弹性件，所述弹性件的一端连接所述外框，所述弹性件的另一端连接风洞壁面。
[0020]利用弹性件连接外框与风洞壁面，使气动自激力测试装置整体悬挂于风洞试验区域，弹性件的弹性作用能使其自身发生弹性形变，进而带动桥梁模型进行浮动，使装置模拟真实桥梁的刚度和阻尼的效果更好。
[0021]在其中一个实施例中，所述第一测量组件包括测位计，所述测位计设有至少两个并间隔设在所述内框上；
[0022]所述位移数据包括所述桥梁模型在模拟工况下产生的线位移，所述测位计用于测量所述线位移；和/或，
[0023]所述位移数据包括所述桥梁模型在模拟工况下产生的角位移，所述测位计用于测量所述角位移。
[0024]当桥梁模型处于模拟工况时，通过将至少两个测位计间隔设置于内框上，测位计所测得的位移数据放大了桥梁模型的位移数据，测量得到的数据越大，测量过程中产生的误差对数据的影响越小，进而减小了位移数据的统计误差。
[0025]在其中一个实施例中，所述第二测量组件包括测力计，所述测力计设有至少两个，所有的所述测力计间隔设置并环绕在所述内框的外周；
[0026]所述力数据包括所述桥梁模型在模拟工况下产生的扭矩，所述测力计用于测量所述扭矩；和/或，
[0027]所述力数据包括所述桥梁模型在模拟工况下产生的接触力，所述测力计用于测量所述接触力。
[0028]通过设置至少两个测力计，得到桥梁模型在模拟工况时产生的扭矩和/或接触力，并基于所测得的扭矩和/或接触力结合位移数据，计算处理得到的桥梁模型的气动自激力更加精确可靠。
[0029]在其中一个实施例中，两个所述固定框分别为第一固定框和第二固定框，所述第一固定框所对应的所有所述测力计所测得的数据用于合成第一数据，所述第二固定框所对
应的所有所述测力计所测得的数据用于合成第二数据，基于所述第一数据和所述第二数据合成所述力数据。
[0030]利用第一数据和第二数据来合成力数据，能够减少数据误差，提高桥梁模型在模拟工况下的力数据的精确度。
[0031]在其中一个实施例中，所述测量机构还包括数据处理器，所述数据处理器电性连接所述第一测量组件和所述第二测量组件。
[0032]通过数据处理器电性连接第一测量组件和第二测量组件，能够方便快捷地获取桥梁模型在模拟工况时第一测量组件测得的位移数据和第二测量组件测得的力数据。
[0033]在其中一个实施例中，所述数据处理器基于以下公式计算所述桥梁模型的气动自激力：
[0034]f
se
＝f
total
‑
f
inertial
；
[0035][0036]其中，f
se
为所述桥梁模型的气动自激力；f
total
为所述力数据；f
inertial
为所述桥梁模型的惯性力；M
model
为所述桥梁模型的质量；为所述桥梁模型的加速度数据，所述加速度数据通过所述位移数据和所述力数据计算得到。
[0037]通过数据处理模块对所测得的力数据与位移数据进行计算，能够快速准确地得到桥梁模型在模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气动自激力测试装置，其特征在于，包括：端板，所述端板设有两个并分别用于设在桥梁模型的相对两侧；测量机构，至少一个所述端板上设有所述测量机构，所述测量机构包括第一测量组件和第二测量组件，所述第一测量组件用于测量所述桥梁模型的位移数据，所述第二测量组件用于测量所述桥梁模型的力数据；支撑机构，所述支撑机构用于支撑所述端板，以使所述桥梁模型能够进行自由活动。2.根据权利要求1所述的气动自激力测试装置，其特征在于，所述测量机构包括固定框，所述固定框设有两个并与所述端板一一对应，所述固定框位于所述端板的远离所述桥梁模型的一侧，两个所述固定框上均设有所述第一测量组件和所述第二测量组件。3.根据权利要求2所述的气动自激力测试装置，其特征在于，所述固定框包括内框和外框，所述内框的至少一部分位于所述外框内，以使所述内框和所述外框之间形成间隙，所述内框与所述端板连接，所述外框与所述支撑机构连接，所述第一测量组件设在所述内框的远离所述桥梁模型的一侧，所述第二测量组件位于所述内框和所述外框之间的间隙内并抵压所述内框与所述外框。4.根据权利要求3所述的气动自激力测试装置，其特征在于，所述端板和所述内框中的一者设有凸起部，所述端板和所述内框中的另一者设有凹槽部，所述凹槽部与所述凸起部限位配合。5.根据权利要求3所述的气动自激力测试装置，其特征在于，所述支撑机构包括至少两个弹性件，所述弹性件的一端连接所述外框，所述弹性件的另一端连接风洞壁面。6.根据权利要求3所述的气动自激力测试装置，其特征在于，所述第一测量组件包括测位计，所述测位计设有至少两个并间隔设在所述内框上；所述位移数据包括所述桥梁模型在模拟工况下产生的线位移，所述测位计用于测量所述线位移；和/或，所述位移数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩万水，夏子立，周恺，冯宇，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：