振动模态试验室简介

振动模态实验室筹建于2015年，是我院结构工程学科教学与科学研究试验基地。试验室坚持以“教学、科研、工作室”三位一体的发展思路，服务于师生及社会。

实验室在“中央财政支持地方高校发展专项资金”的资助下，购置了最新的YJS-HJ-Ⅰ型模型振动平台。该型振动平台是针对小型结构模型振动演示以及模态测试而开发的实验教学设备，它主要应用于模型的振型演示实验、不同结构的模态测试实验和模型地震波动力响应测试实验等。同时利用其开放式的加载、测试实验平台，也可方便进行结构力学、材料力学综合性、设计性实验。

目前通用的模型振动平台主要有两类：电磁振动台、电液伺服振动台，电磁振动台采用电磁激振模式，其适合高频小负载的情形，主要作为小模型模态测试或传感器标定的动力源，低频受限且很难进行位移、荷载闭环控制；液压振动台负载大、低频特性好也可进行位移、荷载闭环控制，但其一般工作频率较低（通常20Hz以内，若频率增高，则费用迅速增加），且存在控制较复杂、噪音大、运行成本高等缺陷。YJS-HJ-Ⅰ型模型振动平台是综合以上两种产品的优点，基于伺服电机驱动滚珠丝杠的控制原理而开发的全电动伺服控制系统，可进行位移、荷载、加速度闭环控制，工作频率下限不受限制，上限可达40Hz，能耗少、噪音低。同时配备数据采集处理及模态分析系统、结构模型振动过程图像处理系统，可使结构动力实验现象和结果生动、直观地展现在学生面前，既可以使学生对结构振动有感性认识，也可以引导学生进行相关理论探究，掌握实际工程中模态测试的方法。

试验室除了完成本科生教学实验任务外，还承担了大学生创新创业训练计划项目及大学生科学研训练计划（SRTP）项目。此外，还承担了一定科结构工程领域内的各类室内试验与现场检测、监测试验。

试验室现有副教授1名，讲师2名，实验室助理4名。

责任人：黄川腾 副教授

成员：蒲爽、马清

主要仪器设备

YJS-HJ-Ⅰ型模型振动平台

图1-1 YJS-HJ-Ⅰ型模型振动平台

模型振动平台主要由机架、伺服控制单元、动作执行单元及振动平台几部分组成。

1、机架

机架整体采用L形底梁，它提供了一个开放的实验空间，YJS-HJ-Ⅰ型模型振动平台安装在具有L型底梁上（图1-1）。L形底梁水平部分用于安装各类实验模型，有效利用该平台还可方便搭建出YJC-Ⅰ-3000型工程力学开放式实验平台，有效该平台上可以扩展出很多有特色的综合性、设计性实验。

2、伺服控制单元

YJS-HJ-Ⅰ型模型振动平台伺服控制单元采用伺服电机闭环控制原理，具有响应速度快、控制精度高、试验波形种类多等特点，控制软件具有开放性，方便用户针对不同实验项目进行二次开发。

3、动作执行单元

动作执行单元采用高精度伺服电动缸，采用低惯量、大扭矩的伺服电机配高性能伺服放大器，电机可实现高频换向，兼顾了电磁激振高频与液压激振大荷载的特点，工作频率最高可达40Hz，有效荷载100kg时加速度可达到1.5g。

4、振动平台

振动平台台面采用平板结构，标准尺寸为600*700mm，通过滚珠滑块安装在直线导轨上，平板上设有设备模型及实验装置固定螺孔。

5、其它常用激振方式

由于在结构的模态测试时，受模型自身特性加载方式的制约，对不同的实验对象，往往需采用不同的激振模式。为方便不同激励方案下模态测试结果的比较，同时还可配置电磁激振器、力锤装置。

5.1电磁激振器：

电磁激振器可作用于被测对象一个或多个激振点，可获得实验对象的某阶或多阶振型。机架采用L型底梁的结构形式，可将激振器安装在立柱上的不同位置（如上图），以方便实现对结构模型不同位置的激振。利用电磁激振器进行可以采用多种多样的激励信号，数据一致性好，但该方法的缺点也比较明显，激振器和响应传感器往往存在附加质量对结构影响问题，导致测试状态下的结构不再是最初那个要提取模态信息的结构，还要考虑结构安装条件、所布置传感器的质量、激振器顶杆的刚度影响。要想准确获取结构的模态信息，对激励点的位置、数目、方向以及相应点的数目、位置分布都有比较明确的要求。

5.2力锤装置：

锤击法是实验模态分析的一种常用方法，激励性质属于脉冲激励。由于脉冲激励与一定带宽的随机激励具有相似的力谱，从而能1次激出在此频带内的各阶模态。用加速度和力信号的采集与处理，可实时得到结构的传递函数矩阵。与用激振器激励相比，具有简便、经济、快捷等优点，而且无须预先安装调整，对试件附加质量、附加刚度或附加阻尼小，因而锤击法模态被广泛采用。但锤击法试验的缺点也比较突出，由于锤击能量短时作用在某一点上，容易造成过载或局部响应问题，甚至引起非线性问题。锤击法模态试验主要提供有两种方法：固定敲击点移动响应点和固定响应点移动敲击点。

对于不同试件的模态试验，会要求有不同的频响测试范围。而影响试件频响带宽的直接因素就是激振力即锤击力的频带宽度，它是锤击法实验首先要确定的。力谱的频带宽度直接受力脉冲宽度影响，影响力脉冲宽度的因素主要有3个：材料硬度(锤头和试件)、力锤质量、试件刚度。锤头质量大小，主要用于决定锤击力，由试验要求激振的能量决定。在试验过程中，决定力谱的频带宽度主要通过选择不同的锤头材料来实现。在实际试验过程中要根据具体要求来选择适当材料的锤头，常用的锤头材料一般有钢、铝、尼龙、橡胶等。

承担科研及大学生创新创业项目

1.科研项目

[1]遵义师范学院博士基金(遵师BS[2015]17，在研)；

[2]贵州省教育厅科技人才成长计划项目(黔教合KY字[2016] 257，在研)；

[3]贵州省教育厅联合基金项目(黔科合LH字[2016]7005，在研)；

[4]贵州省教育厅联合基金项目(黔科合LH字[2017]7083，在研).

2.教研教改项目

[1]贵州省2016年省级本科教学工程项目(卓越现场型土木工程师教育培养计划，在研)；

[2]遵义师范学院教学改革项目(JGZ2016058，在研)；

[3]教育部产学协同育人项目(201701061006，在研).

3.大学生双创及科研训练项目

[1]国家级大学生创新创业训练计划项目(201610664012，在研)；

[2]国家级大学生创新创业训练计划项目(201610664020，在研)；

[3]国家级大学生创新创业训练计划项目(201710664029，在研)；

[4]国家级大学生创新创业训练计划项目(201710664031，在研)；

[5]省级大学生创新创业训练计划项目(201710664030，在研)；

[6]省级大学生创新创业训练计划项目(201710664032，在研)；

[7]教育部创新创业联合基金项目1项(201701074015，在研)；

[8]遵义师范学院大学生科研训练计划(W2016-09，在研).