[发明专利]一种力控制加载、布局可变的垂向振动实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种力控制加载、布局可变的垂向振动实验装置。

背景技术

振动系统在海洋工程结构物、大型桥梁建筑、超大跨度建筑结构、以及航空航天卫星导弹发射、机械和仪器仪表中的运动部件等工程的实际问题中经常遇见。无论是优化现有系统，还是开展创新研究和设计，均需进行实验模拟。

举例来说：目前石油开采正向海洋发展，海洋平台等结构物开始得到更多应用。但是这些结构物在恶劣海况下会产生明显的振动，威胁平台或管线的安全性和可靠性。对于大型桥梁建筑，当风荷载频率在一定范围内时，会激起桥梁结构较大的动力响应，影响桥梁正常使用，甚至会造成结构破坏。其他大型结构也会发生类似有害的振动响应，为避免其影响结构物的正常功能、危害人员生命安全，在设计和分析时，一般均需开展一系列相关的振动实验。

目前这种实验模拟通常在海洋工程水池或大型的结构实验室进行。然而这种实验装备数量较少，实验和测量耗费昂贵，并且这不便于在探索性研发过程中随时通过实验来发现新现象、开展原理性实验，也不便于对某些敏感参数的规律进行分析和优化设计。

目前常见的垂向电动振动台只能实现加速度控制，但是研究上述这些工程结构振动的减振问题，需要较为准确的力加载控制；而且，垂向电动振动台以及其他电磁加载装置的工作行程一般不大，不能满足结构大行程振动试验的要求；此外，对于某些减振装置，由于其布置有特殊要求，需要对实验装置进行灵活可变的多方式布局，目前还没有可以同时满足上述要求的实验装置。

为此，迫切需要发明一种通用方便、成本低廉，能够模拟任意给定外力荷载作用、布局方式可变、工作行程较大的垂向振动系统实验装置。

发明内容

针对现有技术存在问题，本发明的目的在于提供一种力控制加载、布局可变的垂向振动实验装置，可以模拟在任意给定外部载荷作用下，以不同频率、不同振幅做较大幅度运动的工程振动系统。

为实现上述目的，本发明的一种力控制加载、布局可变的垂向振动实验装置包括：

门式钢架，该门式钢架包括两个支撑立柱、顶部横梁、底部横梁和用于固定减震器的位于所述顶部横梁和底部横梁之间的承载平台；

垂向振动板，通过结构弹簧可弹性垂直上下振动地设置在所述顶部横梁和底部横梁之间；

加载弹簧，一端与所述垂直振动板相连，另一端用于连接电动振动加载台，所述加载弹簧用于对所述垂直振动板施加预定的外力；

加速度传感器，设置在所述垂向振动板上，用于测量所述垂向振动板在加载振动受力的过程中的加速度；

位移传感器，设置在所述垂向振动板和顶部（或者底部）横梁之间，用于测量所述垂向振动板在加载振动受力的过程中的位移值。

优选地，所述结构弹簧为8根，包括4根设置在所述垂直振动板和顶部横梁之间的上结构弹簧和4根设置在所述垂直振动板和底部横梁之间的下结构弹簧。

优选地，所述顶部横梁和上开设有上弹簧可调节连接端口，所述上结构弹簧通过顶部固定弹簧结构设置在所述上可调节连接端口上。

优选地，所述底部横梁和上开设有下弹簧可调节连接端口，所述下结构弹簧通过底部固定弹簧结构设置在所述下可调节连接端口上。

优选地，所述垂向振动板通过可调节的花篮螺丝连接件与所述下结构弹簧相连。

优选地，所述加载弹簧为4根，对称设置在所述垂向振动板和电动加载台之间。

优选地，所述加载弹簧为2根，对称设置在所述垂向振动板和电动加载台之间。优选地，所述加载弹簧为1根，设置在所述垂向振动板和电动加载台之间。

优选地，在所述垂向振动板和顶部（或者底部）横梁之间设置有可调节阻尼装置。

本发明通过设置可调式承力装置（包括固定弹簧顶部结构和可调螺杆）、可调节阻尼装置、弹簧设备（包括加载弹簧和结构弹簧）、固定钢架等部件，将上述各种组件通过加载弹簧与垂向电动振动台进行灵活组合，就形成一种可实现多方式布局、可满足较宽频域振动试验的垂向振动系统通用实验装置。

本发明实验装置适用性强、操作简单；使用、安装和拆卸都非常方便，而且造价和使用费用也很低廉。适用于海洋、土木、航空、航天、通讯、电子、汽车等行业。

本发明由于采取以上技术方案，还具有以下优点：

1）该装置可以根据实验要求实现多种方式加载，如中心单力加载、侧边双力加载、四力加载，甚至更多力点加载。以满足更准确地用实验来模拟真实荷载情况。