高等实验力学与方法题库

1、1、电阻应变测试技术的优点：灵敏度高、标距小、可远距离测试；可测动、测静；通过应变测量可转换为测力（轴力、弯矩、扭矩、剪力）、位移等；2、 应变片粘贴工艺： 选片测点表面处理贴片干燥固化焊接防护3、 筒式压力传感器电阻应变原理的推广 电测位移计-电阻应变测试技术的应用4、利用动应变或动挠度测量桥梁冲击系数桥梁承受活载，主要是以动荷载形式出现 运动中的车辆荷载作用于桥梁上产生的动挠度或动应变，一般较同样的静荷载产生的相应静挠度或静应变要大。 动挠度或动应变与静挠度或静应变的比值称为活荷载的冲击系数。 活载冲击系数综合反映了荷载对桥梁的动力作用。它与结构的型式、车辆型式及车辆运行速度和桥面的平整度

2、等有关。 为了测定冲击系数，应使车辆以不同速度驶过桥梁，并逐次记录跨中挠度或关键截面应变的时程曲线。传感器应变片或位移计 6、按冲击系数的定义有式中：Ydmax最大动挠度值或最大动应变值；（Ydmax +Ydmin）/2最大静挠度值或最大静应变值；由于在实际测量中采用的是单辆重车以不同速度驶过桥面，单车试验的动力系数比汽车车队试验的动力系数大，且单车的荷载率低，因而量测的误差也大。因此，应采用与设计荷载相当的试验荷载所引起的冲击系数，作为与理论冲击系数比较的数据。即应将实测的挠度或应变时程曲线计算出来的冲击系数转换为标准荷载作用下的冲击系数。标准荷载作用下的冲击系数动力试验荷载效率； 计算方法

3、同静载试验效率应变的定义？式中： 应变 测区长度的变化量测区的原始长度，称之为标距 应变测量桥路有哪几种？桥路输出应变的表达式？基本测量桥路：1/4桥、1/2桥、全桥¼桥适用于恒温环境、导线电阻极小¼桥三线制适用于恒温环境½桥应用较广 全桥测量法 半桥测量法 每臂双片测量法 何谓电阻丝的应变效应(原理)？电阻丝的电阻值随其本身应变（伸长或缩短）而改变的一种物理性质电桥的输入端与输出端指是什么？一般用什么符号表示？ 输入端：与外接电源连接端，如图中A、C输出端：与所测试构件连接段，如图B.D顶点：A B C D E+, U+, E-, U-斜拉索

4、索力测试方法有哪些？压力表测定法、压力传感器测定法、钢索测力仪法、振动频率法、磁通量法、电阻应变片测试法斜拉索索力与哪些因素有关？利用理想弦的振动方程计算斜拉索索力有一定的误差，主要是因为斜拉索索力不仅跟索的长度、线密度、振动频率有关，还跟索的刚度及垂度有关。振动法测量斜拉索索力的原理是什么？ T是索的张力（N）；m是索的线密度（kg/m）； L是索的计算长度（m）；f为理想频率段内的各阶频率差的平均值索振动信号的频谱图有什么特点？弦振动的频谱图呈倍频关系系统作自由衰减振动时，其振动频率与系统固有频率有什么关系？衰减系数n 解决工程振动问题有哪两种方法？（理论分析法正过程，实验方法逆过程）系统

5、物理参数、模态参数、及响应参数有哪些？物理参数：质量、阻尼、刚度等； 模态参数：模态质量、模态阻尼或阻尼比、模态刚度、频率、模态矢量或振型；响应参数：位移响应、速度响应、加速度响应、应变响应等）· 系统动态特性的表述方法有哪些？1. 时间空间（时间域）时间模型 它是以机械量的瞬时值为纵坐标，以时间为横坐标，得到的振动记录波形；超低频桥梁（大跨径斜拉桥、悬索桥）振动测试时，往往选择位移传感器2.频率空间（频率域）频率模型 3.模态空间（模态域）模态模型· 简谐振动、周期振动、非周期振动的频谱图有什么特点 平直谱 简谐振动频谱图就一条直线 离散谱 复杂周期振动频谱图是由若干条离

6、散线组成 连续谱 非周期函数的频谱图形是频率的连续曲线· 振动测量系统的组成四个部分：激励部分、传感部分、传输部分、分析或测量部分· 激励方法1环境激励 激振力来源于环境，无法测量输入优：无需激振设备，成本低。缺：信噪比低，由于环境激励输入无法测量，故无法得到频响函数。2 强迫激励 激振来源于冲击锤，激振器，振动台等优点 信噪比高，可作出系统的频响函数缺点 成本高3 局部激励 对结构进行局部激励近年来出现的微电子系统，是集激励与传感于一身，使结构局部健康监测成为可能· 初位移法或突然卸荷法，系统按第一阶固有频率作自由衰减振动，因此该方法只能得到系统的第一阶模态参数

7、。 · 单位脉冲信号的频谱图是一条平直谱，包含0到的所有频率成分。· 快速正弦扫描激振法与脉冲锤击激振法，试验时间很短，均属于瞬态激振法，快速方便，能够同时得到系统多阶的模态参数，在模态实验中经常用到。· 目前结构自振特性测试时，环境激励是一种应用最为广泛的测试方法，这种方法认为环境激励输入信号是纯随机信号（即白噪声信号）。白噪声信号的频谱图与单位脉冲信号一样，也是一条平直线（平直谱），即输入信号包含0到的所有频率成分，因此可以得到桥梁多阶的自振特性。· 利用力锤进行模态实验时，对于同一实验对象，力锤锤帽越硬，输入信号的频谱图频带越宽，但能量越分散。反之

8、，力锤锤帽越软，输入信号的频谱图频带越窄，但能量越集中。因此，试验对象频率较低，则应选择软的锤帽，试验对象频率较高，则应选择硬的锤帽。· 数字信号分析的基本过程？ · （抗混滤波）滤波器的作用？有哪几种？抗混滤波是为了防止频率混叠 低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器及带阻滤波器1在工程振动测试中，应用较多的是低通滤波器，设置低通滤波器时，滤波器的上限频率*被分析信号*不能大于采样频率的一半。3在工程振动测试中，如果通过仪器接地仍然无法消除50Hz交流电的干拢，可以通过信号后处理，设置 带阻滤波器将50Hz的频率滤掉。如果允许的话，也可以在数据采集时，将低通滤波器的上限频率设

9、置在50Hz以下。· 加窗信号加窗：是为了解决波形截断所产生的泄漏问题，加窗就是在原信号上卷积一个窗函数，常用的窗函数有 平顶窗、汉宁窗、指数窗、矩形窗。1对于周期信号， 通常选用 平顶窗。2随机过程的测量， 通常选用 汉宁窗3对于衰减振动信号，通常选用 指数窗。 1. 频率分辨率： 频率分辨率与采样频率、分析点数的关系：.分析点数N一定时，采样频率fs越高，频率分辨率越低；.采样频率fs一定时，分析点数N越高，频率分辨率越高；.为提高频率分辨率，可通过降低采样频率及提高分析点数来实现。在振动测试信号分析时，往往通过数据后处理- 重采样来实现 降低采样频率。进行重采样时一般要与低通滤

10、波器配合使用。2. 1） 幅频图可识别频率、阻尼比，但无法识别振型，还得根据相频图（含有相位信息）来识别振型。2）而虚频图可直接识别出振型（含有相位信息）3.悬臂梁模态实验时，在1号点激振，采集1、2、3号测点的响应数据，作出频响函数的虚频曲线，利用虚频曲线可识别出前三阶振型。· 采样频率？采样间隔？波形采样是将连续信号通过采样转化为离散信号，相邻两个采样点之间的时间间隔为采样间隔t，其倒数为采样频率fs。· 采样定理：采样频率fs必须大于被分析信号中最高频率的两倍以上，否则会产生频率混叠现象，即高频信号通过采样变成了低频信号。· 快速离散傅里叶变换要求分析点数N

11、应为2的n次方，如分析点数N应为、512、1024、2048、· 如何利用幅频曲线测得衰减系数？由共振峰极值Hm求得半功率点幅值 Hp=0.707Hm,再由半功率点Hp的带宽求得衰减系数近似值: 2）由峰值位置求得共振频率 Pd，则固有频率Pn为：画出简支梁前四阶振型图锤击点不能放在跨中。如果放在跨中，则无法激振出第二阶模态，同理如果放在1/4处将无法激振出第四阶模态1.应变测试的主要方法：机测法、光测法、电测法2. 振动测试的任务 1）实验验证 是振动测试中的正问题2）参数识别或系统识别是振动测试中的第一类反问题3）载荷识别 是振动测试中的第二类反问题4）振动控制5）结构健康监测3

12、.振动传感器的分类 按机械接收原理分：相对式振动传感器，绝对式振动传感器；按机电变换原理分：电动式、压电式、电容式、电阻式、电涡流式 振动传感器；按所测的机械量分：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、应变传感器。 按频带分：高频传感器、低频传感器、超低频传感器 4. 通过结构动挠度时，所采用的相对式位移传感器，应满足顶杆的跟随条件 Fm(顶杆的质量)×a(被测系统的最大加速度)，否则位移计的顶杆与测点表面会发生 撞击，无法准确地记录动挠度曲线。5.压电式传感器在斜拉索索力测量上应用由质量块、弹簧、阻尼器构成的 拾振器是具有方向性，只能测水平或竖向的振动信号。对于斜拉索由于

13、索是倾斜的，所以不能用这种传感器测斜拉索的振动频率。但可以用于悬索桥吊杆、拱桥吊杆的吊杆力测量。压电式传感器没有方向性，因此可应用于斜拉索索力测量。· 振动传感器又叫作 换能器、拾振器，其作用将机械量接收下来，并转换为与之成比例的电量。结构抗震性能试验有哪几种型式，并试比较它们的异同点？答：拟静力试验、拟动力试验和模拟地震振动台试验：相同点：都是研究建筑结构抗震性能的试验方法。不同点： 试验的目的 试验的加载制度 荷载的类型 试件的尺寸 试验的目的拟静力试验是对材料或结构的表现进行深入的了解，它可以最大限度的获得试件的刚度、承载力、变形和耗能等信息，即揭示了结构抗震性能方面的基本规律

14、，从而发展出抽象的、概括性的结构数学模型；拟动力试验和模拟地震振动台试验则是将已经存在的数学模型应用于构件或结构，根据试验对预期的响应进行验证。 试验的加载制度拟静力试验的加载制度是按照试验要求人为设计的荷载形式，类似与普通静载试验的加载制度，所不同的就在于它是反复周期荷载，与确定的地震无直接关系；拟动力试验和模拟地震振动台试验则是输入已发生的地震波或者是人工合成的地震波。 荷载的类型拟静力试验和拟动力试验均属于静载试验；模拟振动台试验属于动载试验。利用静载试验的试验数据来分析结构的动力响应，其结果是偏于保守，是可行的。这是由于加载速度越慢，结构反映出来的强度越低。 试件的尺寸拟静力试验和拟动

15、力试验多采用足尺或大比例的试件，模型比例一般在1：11：4之间；模拟振动台试验的试件一般为小尺寸的试件，由于小尺寸试件的模型相似比很难满足要求，特别是在弹塑性范围，试验结果很难推广到原型结构上。 · 简述地震模拟振动台的基本原理？答：地震模拟振动台是一项综合有土建、机械、液压、电子、计算机技术、控制技术和振动量测技术的系统工程，其基本原理是控制系统中给出地震波，经过三参量发生器，与由台面上的反馈控制位移、加速度传感器经归一放大后的三参量反馈信号形成闭环控制、经伺服放大、象限控制合成后形成各个激振器的控制信号，经阀控器驱动电液伺服阀，在液压源高压液流的推动下，由激振器带动地震模拟振动台

16、运动。· 简述地震模拟振动台的构成？答：地震模拟振动台的基本构成由以下四部分组成：一、台面及支承导向系统；1固定试件的刚性振动台台面；2限定自由度数的导向装置；3竖向支承导向装置；4有垂直向振动时的静荷平衡支承装置；5机械安全保护装置。二、激振系统；1双出杆双作用液压激振器；2激振器与台面和基础之间的连接装置；3电液伺服阀；4作为控制元件的位移传感器；三、液压源系统；1液压泵站；2蓄能器组；3水冷却系统；4高低压管道系统；5向激振器供油的油路分配系统；6液压源控制系统。四、控制系统。除了以上四个主体部分外，还有一系列的配套设施，包括：1安装地震模拟振动台主体的基础；2放置地震模拟振动

17、台和基础的试验大厅；3试验大厅中配备有安装及运送试件的起重设备；4有控制室，放置地震模拟振动台控制系统；5安装液压源的油源室；6放置量测仪器和进行数据处理室；7强电配电室，主要供液压源用强电；8供液压源冷却的水供应系统，包括供水池、冷却塔等；9振动量测系统、动态数据采集和分析系统；10试验现场的监视系统，通讯联络系统，试验过程及试件破坏过程的录制系统。· 简述福州大学地震模拟振动台台阵系统主要技术特点？答：福州大学地震模拟振动台台阵系统主要技术特点是：福州大学地震模拟振动台三台阵系统是福州大学土木工程学院的主要设备之一。该振动台台阵系统主要用于各种地震工程力学的基础性理论研究、各类建筑结构、大跨悬索桥、斜拉桥、高架桥、立交桥、轻轨高架等公路及铁路桥的整体抗震研究、城市管线结构以及能源管线的抗震研究、地铁、隧道结构抗震及高边坡等的抗震试验研究、运输模拟研究等等，对研究模型进行振动荷载（包括F.G波、随机波等）试验，为原型结构和材料的动力特性研究和分析验证提供试验手段。包括三个振动台，其中中间为固定的4m×4m水平双向振动台，两边为2.5m×2.5