專利名稱：：剪切型大尺寸材料阻尼測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種土木工程用大尺寸材料阻尼性能的試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
：目前粘彈性阻尼材料阻尼特性的測試主要是通過動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀、粘彈譜儀等儀器來完成，這些裝置測試的對象主要是金屬、塑料和聚合物等材料，而對于大尺寸材料(如混凝土、復(fù)合材料)，這些裝置因?yàn)樵嚰叽绲南拗贫鵁o法測量，土木工程材料動(dòng)力特性的準(zhǔn)確把握對于結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的精確分析具有重要的意義，因此開發(fā)適用于大尺寸材料的阻尼測試裝置勢在必行，而且現(xiàn)有阻尼測試主要以受彎作用為主的構(gòu)件，如簡支梁，懸臂梁，而針對以受剪為主的構(gòu)件卻鮮有分析。理論上的不完善以及設(shè)備開發(fā)等一系列問題使得目前無法測試土木工程大尺寸材料(如混凝土)的剪切阻尼特性。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種剪切型大尺寸材料阻尼測試裝置，以解決目前無法測試土木工程用大尺寸材料的剪切阻尼特性的問題。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的阻尼測試裝置由激勵(lì)系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、加載頭、固定套件和底座組成；所述激勵(lì)系統(tǒng)由信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、電磁激振器組成，所述測量系統(tǒng)由壓電式力傳感器、激光位移傳感器、電荷放大器、電壓放大器、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集器組成，所述壓電式力傳感器的兩個(gè)輸入端分別與電磁激振器的輸出端、加載頭的下端面連接，壓電式力傳感器的輸出端與電荷放大器的輸入端連接，所述電磁激振器的正上方設(shè)置有激光位移傳感器，.所述激光位移傳感器的輸出端與電壓放大器的一個(gè)輸入端連接，電荷放大器的輸出端與電壓放大器的另一個(gè)輸入端連接，電壓放大器的位移信號(hào)輸出端與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集器的一個(gè)輸入端連接，電壓放大器的電荷放大信號(hào)輸出端與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集器的另一個(gè)輸入端連接，電磁激振器的輸入端與功率放大器的輸出端連接，功率放大器的輸入端與信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，所述底座設(shè)置在電磁激振器的一側(cè)，底座的上端面與固定套件的下端面連接。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型可測試大尺寸材料在受剪切作用下的阻尼性能與彈性模量，裝置構(gòu)造簡單，安裝方便。待測構(gòu)件的長、寬、高尺寸可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)不同頻率、不同波形加載。采用非接觸式激光位移傳感器提高了位移測量精度，本實(shí)用新型突破大尺寸材料阻尼特性無法準(zhǔn)確測試的瓶頸。圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意簡圖，圖2是加載頭10與待測構(gòu)件4及壓電式力傳感器5裝配在一起的主視圖，圖3是圖2的左視圖(待測構(gòu)件4未表示)，圖4是固定套件21與底座14和待測構(gòu)件4裝配在一起的主視圖，圖5是圖4的左視圖(底座14和待測構(gòu)件4未表示)。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式一結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的阻尼測試裝置由激勵(lì)系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、加載頭10、固定套件21和底座14組成；所述激勵(lì)系統(tǒng)由信號(hào)發(fā)生器l、功率放大器2、電磁激振器3組成，所述測量系統(tǒng)由壓電式力傳感器5、激光位移傳感器7、電荷放大器6、電壓放大器8、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集器9組成，所述壓電式力傳感器5的兩個(gè)輸入端分別與電磁激振器3的輸出端、加載頭10的下端面連接，實(shí)現(xiàn)拉壓力的數(shù)據(jù)采集，壓電式力傳感器5的輸出端與電荷放大器6的輸入端連接，所述電磁激振器3的正上方設(shè)置有激光位移傳感器7，所述激光位移傳感器7的輸出端與電壓放大器8的一個(gè)輸入端連接，電荷放大器6的輸出端與電壓放大器8的另一個(gè)輸入端連接，電壓放大器8的位移信號(hào)輸出端與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集器9的一個(gè)輸入端連接，電壓放大器8的電荷放大信號(hào)輸出端與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集器9的另一個(gè)輸入端連接，電磁激振器3的輸入端與功率放大器2的輸出端連接，功率放大器2的輸入端與信號(hào)發(fā)生器1的輸出端連接，所述底座14設(shè)置在電磁激振器3的一側(cè)，底座14的上端面與固定套件21的下端面連接。本實(shí)施方式中所用儀器的型號(hào)和產(chǎn)地見表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>具體實(shí)施方式二結(jié)合圖1圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的加載頭lO由第一上橫梁ll、第二下橫梁12、兩個(gè)第一連接件13組成；所述第一上橫梁11設(shè)置在第一下橫梁12上，第一上橫梁11和第一下橫梁12的兩端分別通過一個(gè)第一連接件13連接，第一下橫梁12的下端面上設(shè)有凹槽26，所述壓電式力傳感器5的上端裝在第一下橫梁12下端面的凹槽26內(nèi)，所述第一連接件13由螺桿30、螺母31組成；所述螺桿30的大頭端裝在第二下橫梁12下端面的臺(tái)肩孔32內(nèi)。如此設(shè)置，可方便力傳感器5與第一下橫梁12的安裝。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式三結(jié)合圖l、圖4、圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的固定套件21由第二上橫梁22、第二下橫梁23、兩個(gè)第二連接件24、兩個(gè)第三連接件25組成；所述第二上橫梁22設(shè)置在第二下橫梁23上，第二上橫梁22和第二下橫梁23的兩端分別通過一個(gè)第二連接件24連接，所述第二下橫梁23設(shè)置在底座14上，第二下橫梁23的兩端與底座14的兩端分別通過一個(gè)第三連接件25連接。如此設(shè)置，可方便待測構(gòu)件4高度的調(diào)節(jié)。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式四結(jié)合圖l、圖4、圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的第二連接件24由第一螺桿16、第一螺母17組成；所述第二下橫梁23的下端面的兩端分別設(shè)有臺(tái)肩沉孔18，所述第一螺桿16的大頭端裝在第二下橫梁23的臺(tái)肩沉孔18內(nèi)，第一螺桿16的螺桿端穿過第二下橫梁23和第二上橫梁22并通過第一螺母17連接。如此設(shè)置，方便第二下橫梁23與底座14的連接。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式三相同。具體實(shí)施方式五結(jié)合圖l、圖4、圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的第三連接件25由第三螺桿19、第三螺母20組成；所述第二下橫梁23和底座通過第三螺桿19和第三螺母20連接。如此設(shè)置，連接方便，可以實(shí)現(xiàn)待測構(gòu)件4在寬度方向和長度方向上的調(diào)節(jié)。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式三相同。為實(shí)現(xiàn)電磁激振器的剛性安裝，把電磁激振器安裝于剛性地面上。非接觸式激光位移傳感器設(shè)置在電磁激振器的正上方，可伸縮與旋轉(zhuǎn)，以測量待測構(gòu)件端部穩(wěn)態(tài)位移反應(yīng)，且不給待測構(gòu)件施加反力，提高了位移測量精度。通過壓電式力傳感器采集激振力、激光位移傳感器采集待測構(gòu)件端部穩(wěn)態(tài)位移，得到兩者相位差3(rad)、激振力幅值p。(N)、剪切型待測構(gòu)件端部位移幅值j^(m)，從而剪切型材料阻尼參數(shù)可由下列公式得出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>式中7——材料損耗因子Cf^材料的損耗模量(N/m2)^材料的存儲(chǔ)模量(N/m2)Z——剪切型待測構(gòu)件的長度(m)"——剪切型待測構(gòu)件的高度(沿受剪方向，m)6——剪切型待測構(gòu)件的寬度(m)測試時(shí)，將待測構(gòu)件4設(shè)置在第一上橫梁11、第二上橫梁22與第一下橫梁12、第二下橫梁23之間，并通過兩個(gè)第一連接件13和兩個(gè)第二連接件24將上述構(gòu)件固定在一起，盡量降低彎曲帶來的影響邊界條件，以此限制待測構(gòu)件4的端部轉(zhuǎn)角，固定套件21的下部由第二下橫梁23固定，通過第二下橫梁23把豎向力傳遞給底座14，進(jìn)而傳遞給地基。測試構(gòu)件4的橫截面積最大為100xl00mm2，為了降低彎曲帶來的影響，需要控制測試構(gòu)件4的長度在175mm425mm范圍內(nèi)。權(quán)利要求1、一種剪切型大尺寸材料阻尼測試裝置，其特征在于所述阻尼測試裝置由激勵(lì)系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、加載頭(10)、固定套件(21)和底座(14)組成；所述激勵(lì)系統(tǒng)由信號(hào)發(fā)生器(1)、功率放大器(2)、電磁激振器(3)組成，所述測量系統(tǒng)由壓電式力傳感器(5)、激光位移傳感器(7)、電荷放大器(6)、電壓放大器(8)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集器(9)組成，所述壓電式力傳感器(5)的兩個(gè)輸入端分別與電磁激振器(3)的輸出端、加載頭(10)的下端面連接，壓電式力傳感器(5)的輸出端與電荷放大器(6)的輸入端連接，所述電磁激振器(3)的正上方設(shè)置有激光位移傳感器(7)，所述激光位移傳感器(7)的輸出端與電壓放大器(8)的一個(gè)輸入端連接，電荷放大器(6)的輸出端與電壓放大器(8)的另一個(gè)輸入端連接，電壓放大器(8)的位移信號(hào)輸出端與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集器(9)的一個(gè)輸入端連接，電壓放大器(8)的電荷放大信號(hào)輸出端與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集器(9)的另一個(gè)輸入端連接，電磁激振器(3)的輸入端與功率放大器(2)的輸出端連接，功率放大器(2)的輸入端與信號(hào)發(fā)生器(1)的輸出端連接，所述底座(14)設(shè)置在電磁激振器(3)的一側(cè)，底座(14)的上端面與固定套件(21)的下端面連接。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的剪切型大尺寸材料阻尼測試裝置，其特征在于所述加載頭(10)由第一上橫梁(11)、第二下橫梁(12)、兩個(gè)第一連接件(13)組成；所述第一上橫梁(11)設(shè)置在第一下橫梁(12)上，第一上橫梁(ll)和第一下橫梁(12)的兩端分別通過一個(gè)第一連接件(13)連接，第一下橫梁(12)的下端面上設(shè)有凹槽(26)，所述壓電式力傳感器(5)的上端裝在第一下橫梁(12)下端面的凹槽(26)內(nèi)。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切型大尺寸材料阻尼測試裝置，其特征在于所述固定套件(21)由第二上橫梁(22)、第二下橫梁(23)、兩個(gè)第二連接件(24)、兩個(gè)第三連接件(25)組成；所述第二上橫梁(22)設(shè)置在第二下橫梁(23)上，第二上橫梁(22)和第二下橫梁(23)的兩端分別通過一個(gè)第二連接件(24)連接，所述第二下橫梁(23)設(shè)置在底座(14)上，第二下橫梁(23)的兩端與底座(14)的兩端分別通過一個(gè)第三連接件(25)連接。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的剪切型大尺寸材料阻尼測試裝置，其特征在于所述第二連接件(24)由第一螺桿(16)、第一螺母(17)組成；所述第二下橫梁(23)的下端面的兩端分別設(shè)有臺(tái)肩沉孔(18)，所述第一螺桿(16)的大頭端裝在第二下橫梁(23)的臺(tái)肩沉孔(18)內(nèi)，第一螺桿(16)的螺桿端穿過第二下橫梁(23)和第二上橫梁(22)并通過第一螺母(17)連接。專利摘要剪切型大尺寸材料阻尼測試裝置，它涉及一種土木工程用大尺寸材料阻尼性能的試驗(yàn)裝置。針對目前無法測試土木工程用大尺寸材料的剪切阻尼特性問題。壓電式力傳感器(5)的兩個(gè)輸入端與加載頭(10)、電磁激振器(3)的輸出端連接，電磁激振器(3)的正上方設(shè)有激光位移傳感器(7)，壓電式力傳感器(5)的輸出端與電荷放大器(6)的輸入端連接，電壓放大器(8)的兩個(gè)輸入端分別與激光位移傳感器(7)、電荷放大器(6)的輸出端連接，電壓放大器(8)的兩個(gè)輸出端分別與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集器(9)的兩個(gè)輸入端連接，電磁激振器(3)的輸入端通過功率放大器(2)與信號(hào)發(fā)生器(1)連接，底座(14)與固定套件(21)連接。本實(shí)用新型可測試大尺寸材料在受剪切作用下的阻尼性能與彈性模量。文檔編號(hào)G01N33/38GK201191265SQ20082009001公開日2009年2月4日申請日期2008年5月21日優(yōu)先權(quán)日2008年5月21日發(fā)明者劉鐵軍,闖崔,梁超鋒申請人:劉鐵軍