实验力学与方法复习资料

思考题

应变的定义 式中：

——应变

——测区长度的变化量

——测区的原始长度，称之为标距

应变测量桥路有哪几种桥路输出应变的表达式

基本测量桥路：1/4桥、1/2桥、全桥

全桥测量法 半桥测量法 每臂双片测量法 何谓电阻丝的应变效应

利用电阻丝的应变效应，所谓电阻丝的应变效应指的是电阻丝的电阻值随其本身应变（伸长或缩短）而改变的一种物理性质

电桥的输入端与输出端指是什么一般用什么符号表示

输入端：与外接电源连接端，如图中A 、C

输出端：与所测试构件连接段，如图

顶点：A B C D

E+, U+, E-, U-

斜拉索索力测试方法有哪些

目前测量索力的方法主要有：压力表测定法、压力传感器测定法（应变式或振弦式）、钢索测力仪法、振动频率法、磁通量法、电阻应变片测试法等

斜拉索索力与哪些因素有关

利用理想弦的振动方程计算斜拉索索力有一定的误差，主要是因为斜拉索索力不仅跟索的长度、线密度、振动频率有关，还跟索的刚度及垂度有关。

振动法测量斜拉索索力的原理是什么

L L ∆=ε4

3210εεεεε-+-=210εεε-=2222876543210εεεεεεεεε+-+++-+=

T ——是索的张力（N ）；

m ——是索的线密度（kg/m ）；

L ——是索的计算长度（m ）；

Δf 为理想频率段内的各阶频率差的平均值

索振动信号的频谱图有什么特点

弦振动的频谱图呈倍频关系

系统作自由衰减振动时，其振动频率与系统固有频率有什么关系

解决工程振动问题有哪两种方法（理论分析法—正过程，实验方法—逆过程） 系统物理参数、模态参数、及响应参数有哪些（物理参数：质量、阻尼、刚度等；模态参数：模态质量、模态阻尼或阻尼比、模态刚度、频率、模态矢量或振型；响应参数：位移响应、速度响应、加速度响应、应变响应等）

系统动态特性的表述方法有哪些（时间空间、频率空间、模态空间）

简谐振动、周期振动、非周期振动的频谱图有什么特点（简谐振动频谱图就一条直线；复杂周期振动频谱图是由若干条离散线组成，故称离散谱；非周期函数的频谱图形是频率的连续曲线，故称为连续谱。

振动测量系统的组成（四个部分：激励部分、传感部分、传输部分、分析或测量部分）

环境激励的优点及缺点；（优：无需激振设备，成本低。缺：信噪比低，由于环境激励输入无法测量，故无法得到频响函数。）

初位移法或突然卸荷法，系统按第一阶固有频率作自由衰减振动，因此该方法只能得到系统的第一阶模态参数。

单位脉冲信号的频谱图是一条平直谱，包含0到∞的所有频率成分。

快速正弦扫描激振法与脉冲锤击激振法，试验时间很短，均属于瞬态激振法，快速方便，能够同时得到系统多阶的模态参数，在模态实验中经常用到。

目前结构自振特性测试时，环境激励是一种应用最为广泛的测试方法，这种方法认为环境激励输入信号是纯随机信号（即白噪声信号）。白噪声信号的频谱图与单位脉冲信号一样，也是一条平直线（平直谱），即输入信号包含0到∞的所有频率成分，因此可以得到桥梁多阶的自振特性。

利用力锤进行模态实验时，对于同一实验对象，力锤锤帽越硬，输入信号的频谱图频带越宽，但能量越分散。反之，力锤锤帽越软，输入信号的频谱图频带越窄，但能量越集中。因此，试验对象频率较低，则应选择软的锤帽，试验对象频率较高，则应选择硬的锤帽。

振动传感器又叫作换能器、拾振器、其作用将机械量接收下来，并转换为与之成比例的电量。

振动传感器的分类（按所测的机械量可分为：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、应变传感器）

压电式传感器没有方向性，因此可应用于斜拉索索力测量；

数字信号分析的基本过程

2

2n n d -=ωω

滤波器的作用有哪几种在结构振动测试中，低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器及带阻滤波器。应用较多的是低通滤波器，设置低通滤波器时，滤波器的上限频率不能大于采样频率的一半。

采样频率采样间隔

波形采样是将连续信号通过采样转化为离散信号，相邻两个采样点之间的时间间隔为采样间隔Δt ，其倒数为采样频率fs 。

采样定理

采样频率fs 必须大于被分析信号中最高频率的两倍以上，否则会产生频率混叠现象，即高频信号通过采样变成了低频信号。 快速离散傅里叶变换要求分析点数N 应为2的n 次方，如分析点数N 应为 (512)

1024、2048、… 频率分辨率的表达式频率分辨率： 如何利用幅频曲线测得衰减系数

由共振峰极值Hm 求得半功率点幅值 Hp=,再由半功率点Hp 的带宽求得衰减系数近似

值: 画出简支梁前四阶振型图

指出简支梁前四阶振型的模态节点的位置。注意参考点或锤击点不能放在感兴趣振型的模态节点上。

锤击点不能放在跨中。如果放在跨中，则无法激振出第二阶模态，同理如果放在1/4处将无法激振出第四阶模态

简述光测力学的内容及光弹性实验的基本原理。

答：光测力学是应用光学的基本原理，结合力学的理论，通过数学的推演，以实验为手段，来测量物体中的应力、应变和位移等力学量，去研究和验证物体的变形机理和固有的力学行为。光弹性实验的基本原理是利用偏振光通过在受力变形下发生人工双折射的透明模型，就能产生光学干涉条纹图形，分析这些干涉条纹的图形，可以计算出模型内部的应力大小和方向，然后按照力学的相似关系换算为实际结构物的应力。

简述光弹性实验的主要特点。

答：光弹性实验是利用光的双折射现象来可视化应力的一项实验技术，是光测力学中三维实验应力/应变分析的一种至今仍然十分有效的方法。

主要特点是能直观地通过光学图案观测到整个结构内部应力分布的全貌，尤其是能精确地观m s f t f 21>∆=N f t N T f s

=∆==∆11 2)(12ωω-≈n