高等實驗力學(xué)與方法題庫

1、1、電阻應(yīng)變測試技術(shù)的優(yōu)點：靈敏度高、標(biāo)距小、可遠(yuǎn)距離測試；可測動、測靜；通過應(yīng)變測量可轉(zhuǎn)換為測力（軸力、彎矩、扭矩、剪力）、位移等；2、 應(yīng)變片粘貼工藝： 選片測點表面處理貼片干燥固化焊接防護(hù)3、 筒式壓力傳感器電阻應(yīng)變原理的推廣 電測位移計-電阻應(yīng)變測試技術(shù)的應(yīng)用4、利用動應(yīng)變或動撓度測量橋梁沖擊系數(shù)橋梁承受活載，主要是以動荷載形式出現(xiàn) 運動中的車輛荷載作用于橋梁上產(chǎn)生的動撓度或動應(yīng)變，一般較同樣的靜荷載產(chǎn)生的相應(yīng)靜撓度或靜應(yīng)變要大。 動撓度或動應(yīng)變與靜撓度或靜應(yīng)變的比值稱為活荷載的沖擊系數(shù)。 活載沖擊系數(shù)綜合反映了荷載對橋梁的動力作用。它與結(jié)構(gòu)的型式、車輛型式及車輛運行速度和橋面的平整度

2、等有關(guān)。 為了測定沖擊系數(shù)，應(yīng)使車輛以不同速度駛過橋梁，并逐次記錄跨中撓度或關(guān)鍵截面應(yīng)變的時程曲線。傳感器應(yīng)變片或位移計 6、按沖擊系數(shù)的定義有式中：Ydmax最大動撓度值或最大動應(yīng)變值；（Ydmax +Ydmin）/2最大靜撓度值或最大靜應(yīng)變值；由于在實際測量中采用的是單輛重車以不同速度駛過橋面，單車試驗的動力系數(shù)比汽車車隊試驗的動力系數(shù)大，且單車的荷載率低，因而量測的誤差也大。因此，應(yīng)采用與設(shè)計荷載相當(dāng)?shù)脑囼灪奢d所引起的沖擊系數(shù)，作為與理論沖擊系數(shù)比較的數(shù)據(jù)。即應(yīng)將實測的撓度或應(yīng)變時程曲線計算出來的沖擊系數(shù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的沖擊系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的沖擊系數(shù)動力試驗荷載效率； 計算方法

3、同靜載試驗效率應(yīng)變的定義？式中： 應(yīng)變 測區(qū)長度的變化量測區(qū)的原始長度，稱之為標(biāo)距 應(yīng)變測量橋路有哪幾種？橋路輸出應(yīng)變的表達(dá)式？基本測量橋路：1/4橋、1/2橋、全橋¼橋適用于恒溫環(huán)境、導(dǎo)線電阻極小¼橋三線制適用于恒溫環(huán)境½橋應(yīng)用較廣 全橋測量法 半橋測量法 每臂雙片測量法 何謂電阻絲的應(yīng)變效應(yīng)(原理)？電阻絲的電阻值隨其本身應(yīng)變（伸長或縮短）而改變的一種物理性質(zhì)電橋的輸入端與輸出端指是什么？一般用什么符號表示？ 輸入端：與外接電源連接端，如圖中A、C輸出端：與所測試構(gòu)件連接段，如圖B.D頂點：A B C D E+, U+, E-, U-斜拉索

4、索力測試方法有哪些？壓力表測定法、壓力傳感器測定法、鋼索測力儀法、振動頻率法、磁通量法、電阻應(yīng)變片測試法斜拉索索力與哪些因素有關(guān)？利用理想弦的振動方程計算斜拉索索力有一定的誤差，主要是因為斜拉索索力不僅跟索的長度、線密度、振動頻率有關(guān)，還跟索的剛度及垂度有關(guān)。振動法測量斜拉索索力的原理是什么？ T是索的張力（N）；m是索的線密度（kg/m）； L是索的計算長度（m）；f為理想頻率段內(nèi)的各階頻率差的平均值索振動信號的頻譜圖有什么特點？弦振動的頻譜圖呈倍頻關(guān)系系統(tǒng)作自由衰減振動時，其振動頻率與系統(tǒng)固有頻率有什么關(guān)系？衰減系數(shù)n 解決工程振動問題有哪兩種方法？（理論分析法正過程，實驗方法逆過程）系統(tǒng)

5、物理參數(shù)、模態(tài)參數(shù)、及響應(yīng)參數(shù)有哪些？物理參數(shù)：質(zhì)量、阻尼、剛度等； 模態(tài)參數(shù)：模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)阻尼或阻尼比、模態(tài)剛度、頻率、模態(tài)矢量或振型；響應(yīng)參數(shù)：位移響應(yīng)、速度響應(yīng)、加速度響應(yīng)、應(yīng)變響應(yīng)等）· 系統(tǒng)動態(tài)特性的表述方法有哪些？1. 時間空間（時間域）時間模型 它是以機械量的瞬時值為縱坐標(biāo)，以時間為橫坐標(biāo)，得到的振動記錄波形；超低頻橋梁（大跨徑斜拉橋、懸索橋）振動測試時，往往選擇位移傳感器2.頻率空間（頻率域）頻率模型 3.模態(tài)空間（模態(tài)域）模態(tài)模型· 簡諧振動、周期振動、非周期振動的頻譜圖有什么特點 平直譜 簡諧振動頻譜圖就一條直線 離散譜 復(fù)雜周期振動頻譜圖是由若干條離

6、散線組成 連續(xù)譜 非周期函數(shù)的頻譜圖形是頻率的連續(xù)曲線· 振動測量系統(tǒng)的組成四個部分：激勵部分、傳感部分、傳輸部分、分析或測量部分· 激勵方法1環(huán)境激勵 激振力來源于環(huán)境，無法測量輸入優(yōu)：無需激振設(shè)備，成本低。缺：信噪比低，由于環(huán)境激勵輸入無法測量，故無法得到頻響函數(shù)。2 強迫激勵 激振來源于沖擊錘，激振器，振動臺等優(yōu)點 信噪比高，可作出系統(tǒng)的頻響函數(shù)缺點 成本高3 局部激勵 對結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部激勵近年來出現(xiàn)的微電子系統(tǒng)，是集激勵與傳感于一身，使結(jié)構(gòu)局部健康監(jiān)測成為可能· 初位移法或突然卸荷法，系統(tǒng)按第一階固有頻率作自由衰減振動，因此該方法只能得到系統(tǒng)的第一階模態(tài)參數(shù)

7、。 · 單位脈沖信號的頻譜圖是一條平直譜，包含0到的所有頻率成分。· 快速正弦掃描激振法與脈沖錘擊激振法，試驗時間很短，均屬于瞬態(tài)激振法，快速方便，能夠同時得到系統(tǒng)多階的模態(tài)參數(shù)，在模態(tài)實驗中經(jīng)常用到。· 目前結(jié)構(gòu)自振特性測試時，環(huán)境激勵是一種應(yīng)用最為廣泛的測試方法，這種方法認(rèn)為環(huán)境激勵輸入信號是純隨機信號（即白噪聲信號）。白噪聲信號的頻譜圖與單位脈沖信號一樣，也是一條平直線（平直譜），即輸入信號包含0到的所有頻率成分，因此可以得到橋梁多階的自振特性。· 利用力錘進(jìn)行模態(tài)實驗時，對于同一實驗對象，力錘錘帽越硬，輸入信號的頻譜圖頻帶越寬，但能量越分散。反之

8、，力錘錘帽越軟，輸入信號的頻譜圖頻帶越窄，但能量越集中。因此，試驗對象頻率較低，則應(yīng)選擇軟的錘帽，試驗對象頻率較高，則應(yīng)選擇硬的錘帽。· 數(shù)字信號分析的基本過程？ · （抗混濾波）濾波器的作用？有哪幾種？抗混濾波是為了防止頻率混疊 低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器及帶阻濾波器1在工程振動測試中，應(yīng)用較多的是低通濾波器，設(shè)置低通濾波器時，濾波器的上限頻率*被分析信號*不能大于采樣頻率的一半。3在工程振動測試中，如果通過儀器接地仍然無法消除50Hz交流電的干攏，可以通過信號后處理，設(shè)置 帶阻濾波器將50Hz的頻率濾掉。如果允許的話，也可以在數(shù)據(jù)采集時，將低通濾波器的上限頻率設(shè)

9、置在50Hz以下。· 加窗信號加窗：是為了解決波形截斷所產(chǎn)生的泄漏問題，加窗就是在原信號上卷積一個窗函數(shù)，常用的窗函數(shù)有 平頂窗、漢寧窗、指數(shù)窗、矩形窗。1對于周期信號， 通常選用 平頂窗。2隨機過程的測量， 通常選用 漢寧窗3對于衰減振動信號，通常選用 指數(shù)窗。 1. 頻率分辨率： 頻率分辨率與采樣頻率、分析點數(shù)的關(guān)系：.分析點數(shù)N一定時，采樣頻率fs越高，頻率分辨率越低；.采樣頻率fs一定時，分析點數(shù)N越高，頻率分辨率越高；.為提高頻率分辨率，可通過降低采樣頻率及提高分析點數(shù)來實現(xiàn)。在振動測試信號分析時，往往通過數(shù)據(jù)后處理- 重采樣來實現(xiàn) 降低采樣頻率。進(jìn)行重采樣時一般要與低通濾

10、波器配合使用。2. 1） 幅頻圖可識別頻率、阻尼比，但無法識別振型，還得根據(jù)相頻圖（含有相位信息）來識別振型。2）而虛頻圖可直接識別出振型（含有相位信息）3.懸臂梁模態(tài)實驗時，在1號點激振，采集1、2、3號測點的響應(yīng)數(shù)據(jù)，作出頻響函數(shù)的虛頻曲線，利用虛頻曲線可識別出前三階振型。· 采樣頻率？采樣間隔？波形采樣是將連續(xù)信號通過采樣轉(zhuǎn)化為離散信號，相鄰兩個采樣點之間的時間間隔為采樣間隔t，其倒數(shù)為采樣頻率fs。· 采樣定理：采樣頻率fs必須大于被分析信號中最高頻率的兩倍以上，否則會產(chǎn)生頻率混疊現(xiàn)象，即高頻信號通過采樣變成了低頻信號。· 快速離散傅里葉變換要求分析點數(shù)N

11、應(yīng)為2的n次方，如分析點數(shù)N應(yīng)為、512、1024、2048、· 如何利用幅頻曲線測得衰減系數(shù)？由共振峰極值Hm求得半功率點幅值 Hp=0.707Hm,再由半功率點Hp的帶寬求得衰減系數(shù)近似值: 2）由峰值位置求得共振頻率 Pd，則固有頻率Pn為：畫出簡支梁前四階振型圖錘擊點不能放在跨中。如果放在跨中，則無法激振出第二階模態(tài)，同理如果放在1/4處將無法激振出第四階模態(tài)1.應(yīng)變測試的主要方法：機測法、光測法、電測法2. 振動測試的任務(wù) 1）實驗驗證 是振動測試中的正問題2）參數(shù)識別或系統(tǒng)識別是振動測試中的第一類反問題3）載荷識別 是振動測試中的第二類反問題4）振動控制5）結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測3

12、.振動傳感器的分類 按機械接收原理分：相對式振動傳感器，絕對式振動傳感器；按機電變換原理分：電動式、壓電式、電容式、電阻式、電渦流式 振動傳感器；按所測的機械量分：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、力傳感器、應(yīng)變傳感器。 按頻帶分：高頻傳感器、低頻傳感器、超低頻傳感器 4. 通過結(jié)構(gòu)動撓度時，所采用的相對式位移傳感器，應(yīng)滿足頂桿的跟隨條件 Fm(頂桿的質(zhì)量)×a(被測系統(tǒng)的最大加速度)，否則位移計的頂桿與測點表面會發(fā)生 撞擊，無法準(zhǔn)確地記錄動撓度曲線。5.壓電式傳感器在斜拉索索力測量上應(yīng)用由質(zhì)量塊、彈簧、阻尼器構(gòu)成的 拾振器是具有方向性，只能測水平或豎向的振動信號。對于斜拉索由于

13、索是傾斜的，所以不能用這種傳感器測斜拉索的振動頻率。但可以用于懸索橋吊桿、拱橋吊桿的吊桿力測量。壓電式傳感器沒有方向性，因此可應(yīng)用于斜拉索索力測量。· 振動傳感器又叫作 換能器、拾振器，其作用將機械量接收下來，并轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量。結(jié)構(gòu)抗震性能試驗有哪幾種型式，并試比較它們的異同點？答：擬靜力試驗、擬動力試驗和模擬地震振動臺試驗：相同點：都是研究建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的試驗方法。不同點： 試驗的目的 試驗的加載制度 荷載的類型 試件的尺寸 試驗的目的擬靜力試驗是對材料或結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)進(jìn)行深入的了解，它可以最大限度的獲得試件的剛度、承載力、變形和耗能等信息，即揭示了結(jié)構(gòu)抗震性能方面的基本規(guī)律

14、，從而發(fā)展出抽象的、概括性的結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型；擬動力試驗和模擬地震振動臺試驗則是將已經(jīng)存在的數(shù)學(xué)模型應(yīng)用于構(gòu)件或結(jié)構(gòu)，根據(jù)試驗對預(yù)期的響應(yīng)進(jìn)行驗證。 試驗的加載制度擬靜力試驗的加載制度是按照試驗要求人為設(shè)計的荷載形式，類似與普通靜載試驗的加載制度，所不同的就在于它是反復(fù)周期荷載，與確定的地震無直接關(guān)系；擬動力試驗和模擬地震振動臺試驗則是輸入已發(fā)生的地震波或者是人工合成的地震波。 荷載的類型擬靜力試驗和擬動力試驗均屬于靜載試驗；模擬振動臺試驗屬于動載試驗。利用靜載試驗的試驗數(shù)據(jù)來分析結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)，其結(jié)果是偏于保守，是可行的。這是由于加載速度越慢，結(jié)構(gòu)反映出來的強度越低。 試件的尺寸擬靜力試驗和擬動

15、力試驗多采用足尺或大比例的試件，模型比例一般在1：11：4之間；模擬振動臺試驗的試件一般為小尺寸的試件，由于小尺寸試件的模型相似比很難滿足要求，特別是在彈塑性范圍，試驗結(jié)果很難推廣到原型結(jié)構(gòu)上。 · 簡述地震模擬振動臺的基本原理？答：地震模擬振動臺是一項綜合有土建、機械、液壓、電子、計算機技術(shù)、控制技術(shù)和振動量測技術(shù)的系統(tǒng)工程，其基本原理是控制系統(tǒng)中給出地震波，經(jīng)過三參量發(fā)生器，與由臺面上的反饋控制位移、加速度傳感器經(jīng)歸一放大后的三參量反饋信號形成閉環(huán)控制、經(jīng)伺服放大、象限控制合成后形成各個激振器的控制信號，經(jīng)閥控器驅(qū)動電液伺服閥，在液壓源高壓液流的推動下，由激振器帶動地震模擬振動臺

16、運動。· 簡述地震模擬振動臺的構(gòu)成？答：地震模擬振動臺的基本構(gòu)成由以下四部分組成：一、臺面及支承導(dǎo)向系統(tǒng)；1固定試件的剛性振動臺臺面；2限定自由度數(shù)的導(dǎo)向裝置；3豎向支承導(dǎo)向裝置；4有垂直向振動時的靜荷平衡支承裝置；5機械安全保護(hù)裝置。二、激振系統(tǒng)；1雙出桿雙作用液壓激振器；2激振器與臺面和基礎(chǔ)之間的連接裝置；3電液伺服閥；4作為控制元件的位移傳感器；三、液壓源系統(tǒng)；1液壓泵站；2蓄能器組；3水冷卻系統(tǒng)；4高低壓管道系統(tǒng)；5向激振器供油的油路分配系統(tǒng)；6液壓源控制系統(tǒng)。四、控制系統(tǒng)。除了以上四個主體部分外，還有一系列的配套設(shè)施，包括：1安裝地震模擬振動臺主體的基礎(chǔ)；2放置地震模擬振動

17、臺和基礎(chǔ)的試驗大廳；3試驗大廳中配備有安裝及運送試件的起重設(shè)備；4有控制室，放置地震模擬振動臺控制系統(tǒng)；5安裝液壓源的油源室；6放置量測儀器和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理室；7強電配電室，主要供液壓源用強電；8供液壓源冷卻的水供應(yīng)系統(tǒng)，包括供水池、冷卻塔等；9振動量測系統(tǒng)、動態(tài)數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)；10試驗現(xiàn)場的監(jiān)視系統(tǒng)，通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)，試驗過程及試件破壞過程的錄制系統(tǒng)。· 簡述福州大學(xué)地震模擬振動臺臺陣系統(tǒng)主要技術(shù)特點？答：福州大學(xué)地震模擬振動臺臺陣系統(tǒng)主要技術(shù)特點是：福州大學(xué)地震模擬振動臺三臺陣系統(tǒng)是福州大學(xué)土木工程學(xué)院的主要設(shè)備之一。該振動臺臺陣系統(tǒng)主要用于各種地震工程力學(xué)的基礎(chǔ)性理論研究、各類建筑結(jié)構(gòu)、大跨懸索橋、斜拉橋、高架橋、立交橋、輕軌高架等公路及鐵路橋的整體抗震研究、城市管線結(jié)構(gòu)以及能源管線的抗震研究、地鐵、隧道結(jié)構(gòu)抗震及高邊坡等的抗震試驗研究、運輸模擬研究等等，對研究模型進(jìn)行振動荷載（包括F.G波、隨機波等）試驗，為原型結(jié)構(gòu)和材料的動力特性研究和分析驗證提供試驗手段。包括三個振動臺，其中中間為固定的4m×4m水平雙向振動臺，兩邊為2.5m×2.5