板梁结构载荷识别和损伤识别的多功能试验台制造技术

本实用新型专利技术公开一种板梁结构载荷识别和损伤识别的多功能试验台，包括T型槽平台、支撑装置、可移动升降台，支撑装置包括支撑立柱，支撑立柱的底部安装在T型槽平台上，支撑立柱有4个，两排两列排布，可移动升降台可拆卸安装在T型槽平台上、可移动升降台的顶面设有激振器A。本实用新型专利技术可同时用于板、梁结构试样的载荷识别和损伤识别研究，也可以为结构动态特性参数的识别和结构优化等方面的理论应用研究提供基础。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及结构动力学领域，尤其涉及一种板梁结构载荷识别和损伤识别的多功能试验台。
技术介绍
结构载荷识别和损伤识别都属于结构动力学中的第二类逆问题研究范畴。载荷识别技术又称为载荷重构或者载荷反卷积。它是根据已知结构的动态特性和实测的动力响应来反求结构的动态载荷的一门技术。载荷识别作为一种间接的方法，用来计算在恶劣环境下的载荷或者不能通过传感器直接获取的载荷。为了求解逆识别问题，结构模型必须是已知的。在大多数实际场合下，载荷识别问题是病态的，因为不是所有的状态变量或者初始条件是已知的。一个良态的动力学问题的概念满足以下条件：1.解是唯一的；2.所有合理数据都存在全局定义的解；3.解连续依赖于已知数据(稳态准则)。载荷识别问题相对较为复杂，非线性成分，病态方程影响，理论与实际情况的相符程度受限等等，使之研究困难增加，目前虽已有许多学者提出了一些可行的方法和理论体系，但仍然是目前一个热门的研究学科，缺乏有效的识别方法和实验手段。载荷识别问题涉及承受较为复杂的外部动态载荷的高层建筑，风涡轮机，高速列车以及飞机等的结构振动问题。已知结构特性容易测得动力响应，但是激励载荷却不易确定，但是对于原振动结构和新振动结构的动力响应分析计算、动力学优化设计以及结构健康监控等问题，求解动态载荷是必须的。动态载荷识别和损伤识别逆问题涉及线性系统理论、适定性理论、数值建模仿真、动态测试方法、信号分析与处理、动力模型修正、计算反求方法等多个学科和因素，因此仅通过数值仿真算例来验证所提出的动态载荷识别和损伤识别反问题求解方法的可行性和有效性是不够的，有必要通过实验的方法对其进行进一步的验证。首先，需要对试件进行模态实验，将模态实验的结果用于数值仿真模型的验证和修正；其次，测试各种载荷形式下试件的一组结构响应，将这组实验的响应数据用于试件所受的动态载荷和损伤的反演识别。随着科学技术的不断发展，工程设计人员为了保证结构的合理性以及可靠性，必须要考虑它所承受的外部动态载荷，并对其进行正确估计。虽然结构外部动载荷难以直接进行测量获取，但是结构在动态载荷激励作用下产生的系统响应(应变，位移，速度，加速度)一般情况下是可以测量得到的，为动载荷识别技术是奠定了一定的测试基础。结构的损伤首先表现为裂纹的出现和扩展，裂纹损伤是引起大型复杂结构破坏的主要原因之一。由于早期初始微小裂纹不易被发现，容易被人们忽略，但裂纹的深入扩展往往导致重大灾难性事故的发生，诸如航空灾难、桥梁的断裂坍塌、海洋平台的倒塌、油气管线的断裂泄漏等，给国家和社会造成了巨大的损失。因此,监测并预示早期裂纹发生的位置与深度，预防重大事故发生，是损伤识别领域的一个重要研究方向。近年来，结构裂纹损伤监测与识别方法的研究引起了国内外学者的广泛关注，成为工程结构健康诊断和安全评估研究的前沿课题之一。结构损伤识别包括四个方面的内容：(1)损伤存在性的判定；(2)结构损伤定位；(3)结构损伤程度的标定和评价；(4)剩余寿命估计。结构损伤定位比损伤程度的标定更容易实现。损伤定位可以满足实时监测最基本的需要，如果能够准确判断出损伤的位置，就可以通过传统损伤检测技术进一步测定损伤严重程度。虽然超声波、电涡流、磁粉、红外识别法等检测方法在裂纹检测上取得了一定成就，但这些方法通常只适用于对静态对象的检测。基于结构振动的损伤识别方法通常称为损伤识别(damage identification)，属于结构整体检测范畴，与局部的静态检测方法相比，具有非破坏性、方便、快速、廉价和易于在线实现等优点，成为结构损伤检测和识别的不可或缺的重要手段，具有良好的应用前景。作为大型复杂结构的最为重要的组成单元,梁类结构或构件在土木工程结构中有着极其广泛的应用,研究含裂纹的板梁类结构的振动分析理论和损伤识别方法具有重要意义。常见的用于损伤识别的物理量有固有频率、位移振型、曲率模态、应变模态、频响函数等。其中固有频率能够反映结构的整体特性，测量方便，可以通过结构上任意一点的振动得到，且测量精度高，低频段误差一般小于1％。因此使用固有频率的损伤识别方法是最实用的，如何使用固有频率数据识别损伤状态一直是人们热衷的研究问题。由于固有频率对损伤敏感性不够高，同时识别损伤位置和严重程度有些困难，可先采取识别损伤位置，然后再识别损伤程度的办法。损伤的一般分析方法包括：基于振动的裂纹梁识别方法，其中主要用于的是频率与模态振型；以及其他智能算法在裂纹识别中的应用：神经网络算法、小波分析方法、遗传算法等。主要的损伤方法有，基于观测频率的裂纹识别方法。在应用实践中，基于频率变化比的识别方法存在着不足：固有频率对结构早期损伤并不十分敏感，对于刚度损伤小于60％的轻微损伤，有时很难得到正确的识别结果；如果损伤位置在结构的低应力区域时，利用固有频率的变化将无法进行损伤识别；并且测量频率不足以提供损伤识别所需要的足够信息，通常只能确定破损的存在，而无法确定破损的位置和程度。(2)基于观测振型的裂纹识别方法。振型对结构的局部变化较为敏感，可以用来确定结构可能的损伤位置。在振型基础上,提出了许多其它的衍生损伤指标，如模态置信准测(MAC)、模态比例因子(MSF)、坐标模态置信准测(COMAC)、坐标模态比例因子(COMSF)、模态振型曲率、模态振型曲率差等，这些损伤指标都可以表征结构的损伤特征。该类方法面临以下问题：振型的识别,容易被噪声污染，损伤引起的振型变化常常被这些测试误差所掩盖；实际观测振型数据的存在着不完整性；虽然高阶振型对损伤更为敏感，但是在实际工程中难以准确测量甚至根本无法测量。根据文献研究，目前还没有可同时用于板梁结构试样的载荷识别和损伤识别的综合试验平台。
技术实现思路
本技术旨在提供一种板梁结构载荷识别和损伤识别的多功能试验台，可同时用于板梁结构试样载荷识别和损伤识别，也可以为结构动态特性参数的识别和结构优化等方面的理论应用研究提供基础。为达到上述目的，本技术是采用以下技术方案实现的：本技术公开的板梁结构载荷识别和损伤识别的多功能试验台，包括T型槽平台、支撑装置、可移动升降台，所述支撑装置包括支撑立柱，所述支撑立柱的底部安装在T型槽平台上，支撑立柱有4个，两排两列排布，所述可移动升降台可拆卸安装在T型槽平台上、可移动升降台的顶面设有激振器A。进一步的，所述激振器A与可移动升降台的顶面滑动配合。进一步的，所述支撑立柱的顶部设有空气弹簧。进一步的，同一排的两个支撑立柱的相对侧面分别设置梁试样夹持装置，同一排的两个支撑立柱上的两个梁试样夹持装置之间设置有牵引钢丝、可移动砝码底座和导向钢丝，所述牵引钢丝与可移动砝码底座固连，牵引钢丝的驱动装置为电机，牵引钢丝水平设置，所述导向钢丝的两端分别连接两个梁试样夹持装置，所述可移动砝码底座与导向钢丝滑动配合，还包括激振器B，所述激振器B的底部与T型槽平台适配。优选的，所述梁试样夹持装置可升降，支撑立柱用于安装梁试样夹持装置的侧面内凹。优选的，所述T型槽平台的尺寸为1500*1000*100mm，材料为45#钢。进一步的，所述激振器A、激振器B均设有激振器安装座。进一步的，所述支撑立柱的底部、激振器安装座的底部均铺设隔振材料。优选的，所述隔振材料包括大理石。进一步的，本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
板梁结构载荷识别和损伤识别的多功能试验台，其特征在于：包括T型槽平台、支撑装置、可移动升降台，所述支撑装置包括支撑立柱，所述支撑立柱的底部安装在T型槽平台上，支撑立柱有4个，两排两列排布，所述可移动升降台可拆卸安装在T型槽平台上、可移动升降台的顶面设有激振器A。

【技术特征摘要】
1.板梁结构载荷识别和损伤识别的多功能试验台，其特征在于：包括T型槽平台、支撑装置、可移动升降台，所述支撑装置包括支撑立柱，所述支撑立柱的底部安装在T型槽平台上，支撑立柱有4个，两排两列排布，所述可移动升降台可拆卸安装在T型槽平台上、可移动升降台的顶面设有激振器A。2.根据权利要求1所述的板梁结构载荷识别和损伤识别的多功能试验台，其特征在于：所述激振器A与可移动升降台的顶面滑动配合。3.根据权利要求1所述的板梁结构载荷识别和损伤识别的多功能试验台，其特征在于：所述支撑立柱的顶部设有空气弹簧。4.根据权利要求1、2或3所述的板梁结构载荷识别和损伤识别的多功能试验台，其特征在于：同一排的两个支撑立柱的相对侧面分别设置梁试样夹持装置，同一排的两个支撑立柱上的两个梁试样夹持装置之间设置有牵引钢丝、可移动砝码底座和导向钢丝，所述牵引钢丝与可移动砝码底座固连，牵引钢丝的驱动装置为电机，牵引钢丝水平设置，所述导向钢丝的两端分别连接两个梁试样夹持装置，所述可移动砝码底座与导向钢丝滑动配合，还包括激振器B，所述激振器B...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪炳荣，杨忠坤，李旭娟，王名月，史艳民，陈翔宇，周凤，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川;51