[发明专利]一种用于测量绳索阻尼参数的实验方法

权利要求书

1.一种用于测量绳索阻尼参数的实验方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将张力传感器和相机的数据线连接到计算机上，利用计算机中的张力采集系统和相机拍摄软件分别记录绳索预紧力和振动位移；

2)先将花篮螺丝与张力传感器分别安装固定在实验台架两侧，再将被测试的绳索张紧在花篮螺丝与张力传感器之间，保证绳索在水平、无垂度、无风的条件下进行阻尼实验；

3)调整相机，使相机的透镜轴与绳索处于同一水平面上，对准绳索拍摄点；接着打开补光灯，调节相机焦距、采样频率和分辨率；

4)预紧力调节；

5)施加激励，具体方法为：在绳索中央悬挂重物，保证重物静止不摇晃；打开补光灯，先提前几秒开始拍摄，再用剪刀剪断悬挂重物的绳索；

6)视频剪辑；

7)数据处理，具体方法为：利用PS软件逐帧测量绳索振幅最大处的位移，得到振动衰减曲线图，根据对数衰减法，求出阻尼比，数据处理基于对数衰减法；

8)重复性试验。

2.如权利要求1所述一种用于测量绳索阻尼参数的实验方法，其特征在于在步骤3)中，所述采样频率为＞500Hz，分辨率为＞1024×128。

3.如权利要求1所述一种用于测量绳索阻尼参数的实验方法，其特征在于在步骤4)中，所述预紧力调节的方法为旋紧花篮螺丝，直至绳索张力达到目标值。

4.如权利要求1所述一种用于测量绳索阻尼参数的实验方法，其特征在于在步骤6)中，所述视频剪辑的方法为：截取绳索开始振动至完全停止的视频，并保存，所述保存采用适当的格式保存。

5.如权利要求1所述一种用于测量绳索阻尼参数的实验方法，其特征在于在步骤7)中，所述基于对数衰减法的计算公式如下：

绳索位移y振动衰减的表达式为：

y＝y₀exp(-ζω_nt)sinω_dt (1)

其中阻尼不为零时的固有频率为：

如果绳索位移在t＝t_i时刻的响应为y_i，且在t＝t_i+2πr/ω_d时刻的响应为y_i+r，那么根据式(1)得：

特别地，假定y_i对应时间函数的一个峰值，幅值为A_i，且y_i+r对应时间响应中第r个周期后的峰值，幅值为A_i+r；根据式(2)、(3)得：

则其对数衰减率为：

由式(5)得阻尼比的表达式为：

6.如权利要求1所述一种用于测量绳索阻尼参数的实验方法，其特征在于在步骤8)中，所述重复性试验的方法为：重复步骤4)～6)，重新调节预紧力，控制预紧力在目标值±0.5N范围内；做5次重复性试验，对得到的数据取平均值作为绳索阻尼比。

7.如权利要求1所述一种用于测量绳索阻尼参数的实验方法，其特征在于采用的实验装置设有花篮螺丝、张力传感器、计算机、相机、重物和实验台架；所述花篮螺丝与张力传感器分别安装固定在实验台架两侧；所述花篮螺丝和张力传感器两端上设有绳索，利用张力传感器测量绳索的预紧力；在绳索的中央悬挂重物以加载，通过剪断悬挂重物的绳索以释放载荷，对张紧的绳索实施瞬间激励，利用相机记录绳索振动时最大振幅处随时间的位移变化，继而对绳索振动视频进行图像处理和数据分析，得出与绳索阻尼特性相关的参数及其规律；

将张力传感器和相机的数据线连接到计算机上，利用计算机中的张力信号采集系统和相机拍摄软件分别记录绳索预紧力和振动位移。

8.如权利要求7所述一种用于测量绳索阻尼参数的实验方法，其特征在于所述相机采用高速相机。