大阻尼液压振动台基础模态测试
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摘要:待测大阻尼振动台基础一阶设计阻尼比超过70%,属于超大阻尼结构。使用特制高弹性聚能力锤进行激励,采用基于变时基技术的EMA模态测试方法结合多点激励多点响应(MIMO)的模态测试技术进行数据采集;并采用构造单自由度纯模态参数精确识别算法进行模态分析,得到该大阻尼振动台基础的模态参数(频率、阻尼比和振型),为大阻尼振动台基础的动力学特性分析提供试验依据,同时为今后大阻尼结构的模态测试提供新的试验案例。
关键词:大阻尼,液压振动台基础,模态,高弹性聚能力锤
1 测试概况
近年,国内引进或者自行生产的液压振动台逐渐增多,由于使用新型激振器,使得振动台的频带宽、激振力大、振动强烈,因此需利用地基的阻尼比来控制共振,降低振动台振动对周围环境的影响,充分发挥振动台基础地基的减振作用。
通过基础地基的模态测试,得到其模态参数(频率、阻尼比和振型),为振动台基础地基的动力学分析提供试验依据;同时,为振动台基础地基的设计修改提供参考。另一方面,由于其质量和阻尼比都非常大,其模态测试存在较大的困难,此次测试为大阻尼结构的模态测试提供新的试验案例。
2 技术难点
2.1 超大阻尼结构
待测振动台基础地基一阶设计阻尼比超过70%,属于超大型阻尼结构,其频响函数曲线的幅值无明显主峰,各阶模态之间无明显的波峰和波谷。
解决方法:
采用多输入多输出MIMO模态试验方法,可通过复模态指示函数CMIF或多变量指示函数MMIF显示模态频率所在的位置。
2.2 液压振动台基础质量大,难以激励
振动台基础质量较大(约1400吨),位于室内,脉动法难以激励,且普通的力锤激励方法很难对其激励,需要采取合适的激励方式获得激励和响应信号,从而准确的测出其阻尼;
解决方法:
特制高弹性聚能力锤+多块配重块方式进行激励,变时基方式进行采样,既保证了良好的低频特性,也提供了足够的激励能量。
2.3 超大阻尼结构的模态拟合方法
阻尼大于30%时,频响函数曲线无主峰;待测振动台基础阻尼大于70%,频响函数曲线近于直线,采用何种方法进行模态拟合方法成为一个技术难点;
解决方法:
采用多种模态拟合方法(ERA、PolyIIR、PolyLSCF等)进行计算,并结合构造单自由度纯模态参数精确识别算法进行分析,得到较好的试验结果。
3 测试系统
测试系统 | |
DASP采集分析软件 DASP工程版平台软件 MIMO模态分析 多种模态分析方法:ERA、PolyIIR、PloyLSCF等 模态结果校验 | INV硬件 16通道24位INV3060S采集仪2台 特制高弹性聚能力锤+配重块 低频拾振器
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图1 测试系统连接图
4 部分模态分析结果
通过对其进行模态测试,得到了其垂直方向的前4阶模态和水平方向模态,其垂直方向模态结果如图2所示。
(a)上下沉浮
(b)左右侧翻
(c)前后点头
(d)一阶弹性体
图2 大阻尼振动台基础模态测试结果