桥梁振动分析测试与识别

广州大学

硕士研究生课程结业论文论文题目试验报告

课程名称桥梁振动分析测试与识别

学院土木工程学院

专业建筑与土木工程

学生姓名(学号) 刘小伟（2111316139）2014 年 1 月5 日

《桥梁振动分析测试与识别》课程学习报告——简支梁（*跨连续梁，对边简支板，角钢梁等等）模态分析试验

报告

土木工程学院建筑与土木工程专业姓名：刘小伟学号：2111316139试验地点：工程北131室

试验时间：2013年12月5日至28日。

试验设备：（型号）加速度传感器6个，（型号）电荷放大仪一台，（型号）信号采集仪一台，自备（型号）电脑一台，DASP采集分析软件一套，连接线、电源线、数据线若干。

一、试验设备设置如图1

传感器1 ...............传感器6

电荷放大仪

采集仪电脑

图1 试验设备设置

二、简支梁模型模态试验设置

图2简支梁模型模态试验设置

三、信号采集参数设置

参数设置：在采集过程中，采样按频率采样，设置为50HZ，如下图

图1 采样频率

考虑到实验测的连续梁尺寸和实验效果，因而通道数目设置为三个通道，起始通道设为通道1。采样开始条件为自由触发，采样时间为40S。

四、试验过程

激励方式：通过施加冲击荷载实现

采集结果：实验的时间历程图如下所示

图2 时域波形分析图

五传递函数分析过程

如下图所示，为三个通道的传递函数图。

图3 第一通道传递函数

图4 第二通道传递函数

图5 第三通道传递函数

传递函数原理：传递函数分析就是对一个系统，通过其输入信号和输出信号，进行系统的频率响应分析，它反映了系统对信号的传递特性（幅频特性和相频特性），取决于系统的本身特性，与输入无关。若系统的输入和输出分别为x( t )、y( t )，则传递函数定义为输出信号的傅立叶变换Sy ( f ) 与输入信号的傅立叶变换Sx ( f )之比。也可以利用输出与输入信号的互功率谱Pxy ( f )与输入的自功率谱之比得到传递函数Pxx ( f ) ，其数学定义为：

Hxy( f ) = Sy ( f ) / Sx ( f ) = Pxy ( f ) / Pxx ( f )。式中：Hxy ( f ) 为传递函数。

传递函数分析后，得到的Hxy ( f ) 为复数，具有实部和虚部，以每个频率的实部作为横坐标，以虚部作为纵坐标，绘出的图形就是奈奎斯特图。

相干函数（又称为凝聚函数）定义为：

r2xy ( f ) = | Pxy ( f ) | 2 / ( Pxx ( f ) ·Pyy ( f ) )

式中：rxy ( f )为相干函数，Pxy ( f )为互功率谱，Pxx ( f )、Pyy ( f )为两个信号的自功率谱。

在进行系统的脉冲激励传递函数分析时，DASP还提供了性能非常好的变时基传递函数分析方法，尤其对于大型低频结构，使用变时基方法，可以极大提高传函分析精度。

六、模态分析过程

频率阻尼及振型（图，3阶）

图6 振型图

七、理论分析与试验分析结果比较

对三个振型进行分析，一阶振型就一个转折点，二阶和三阶振型都要两个转折点，三个振型对比差异并不是很明显。同时在实验过程中，与我同组的其他同学出现了第三个通道一直调试不出的情况，因而通道数目只能设置为两个通道，对结果影响比较大。另外本次试验未进

行标定，三阶振型对比相差并不明显，且与我同组的其他同学出现同样的情况。

八、体会

通过这次试验，我了解了一些检测方面的仪器并和知道检测的步骤，进一步的了解了这方面的一些知识，例如结合模型定阶与后面的振型，谈谈真假模态的辨别。虚假模态产生的原因主要有两方面：一方面是由于计算过程中不合理的模型阶次估计导致的；另一方面是由于实际应用中输入信号不满足白噪声的假定和/或输出信号受到环境的干扰而导致的。对于比例阻尼系统，通过同学们的帮助推导寻找系统模态参数（模态频率和阻尼比）之间的关系，并提出剔除虚假模态的判别条件，根据判别条件对识别结果进行虚假模态剔除，从实验数据中获得比较真实的数据，是实验数据具有可信度。

报告完成日期：

报告完成日期：2014年1月5日