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用于模擬行車過程的外界激勵(lì)加載試驗(yàn)裝置

2021-12-19 22:49:49·  來源：同濟(jì)風(fēng)工程團(tuán)隊(duì)  
　
趙林, 展艷艷, 葛耀君. 用于模擬行車過程的外界激勵(lì)加載試驗(yàn)裝置[P]. ZL20181 0498095.2摘要 本發(fā)明公開了一種用于模擬行車過程的外界激勵(lì)加載試驗(yàn)裝置，所述試

趙林, 展艷艷, 葛耀君. 用于模擬行車過程的外界激勵(lì)加載試驗(yàn)裝置[P]. ZL20181 0498095.2
摘要
本發(fā)明公開了一種用于模擬行車過程的外界激勵(lì)加載試驗(yàn)裝置，所述試驗(yàn)裝置包括振動(dòng)平臺、通過剛性約束安裝與振動(dòng)平臺上的節(jié)段模型、及通過彈性約束固定在節(jié)段模型上的車輛模型，所述振動(dòng)平臺用于驅(qū)動(dòng)節(jié)段模型進(jìn)行一種或多種形式的振動(dòng)。本發(fā)明能夠模擬動(dòng)力作用下橋梁結(jié)構(gòu)多種可能發(fā)生的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，同時(shí)能夠測量車輛所受外力和加速度。
鏈接: https://pan.baidu.com/s/1xBs840f24iIXZknZ9U1hrQ
提取碼: 4v7i
背景
現(xiàn)代大跨度橋梁會因?yàn)楦鞣N外界作用而產(chǎn)生動(dòng)力響應(yīng)，即各種行駛的振動(dòng)。這些外界作用包括風(fēng)、地震、浪和船舶撞擊，尤其是跨海橋梁，受這些作用威脅極其顯著。斜拉橋、懸索橋等大跨度橋梁對風(fēng)的作用十分敏感，在正常運(yùn)營狀態(tài)下會發(fā)生風(fēng)導(dǎo)致的振動(dòng)，包括豎橋向振動(dòng)、側(cè)橋向振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)以及這些振動(dòng)形式之間的耦合。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范中的規(guī)定，只有在風(fēng)速大于某一限值的時(shí)候，橋梁才會限制車輛和行人通行。這一規(guī)定意味著在行車過程中，車內(nèi)的駕駛?cè)藛T和乘車人員可能會經(jīng)歷或遇到比較大的風(fēng)以及風(fēng)的作用引起的橋梁振動(dòng)。這些振動(dòng)在一定幅值范圍內(nèi)時(shí)不會對結(jié)構(gòu)安全造成嚴(yán)重的威脅，但會增加橋上車輛的駕駛控制難度、影響車內(nèi)人員的舒適度和主觀心理感受。這一實(shí)際工程需求衍生出很多相關(guān)研究，其出發(fā)點(diǎn)和基礎(chǔ)是風(fēng)—車—橋之間的共同作用問題。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的試驗(yàn)裝置將節(jié)段模型（如橋梁階段模型等）固定于振動(dòng)平臺上,將車輛模型通過彈性約束固定在節(jié)段模型上。車輛模型上可布置多種傳感器,包括加速度傳感器和壓力傳感器。通過振動(dòng)平臺驅(qū)動(dòng)節(jié)段模型振動(dòng)，節(jié)段模型的運(yùn)動(dòng)通過彈性約束傳遞給車輛模型，經(jīng)過車輛模型過濾，最終轉(zhuǎn)變?yōu)檐噧?nèi)人員所能感受到的加速度。車輛的形式和數(shù)量可變，節(jié)段模型的振動(dòng)形式可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。
圖1 第一實(shí)施例中試驗(yàn)裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖
參考圖1所示，本發(fā)明第一實(shí)施例中用于模擬行車過程的外界激勵(lì)加載試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置包括振動(dòng)平臺10、通過剛性約束安裝于振動(dòng)平臺上的節(jié)段模型20、及通過彈性約束固定在節(jié)段模型上的車輛模型30，振動(dòng)平臺10用于驅(qū)動(dòng)節(jié)段模型進(jìn)行一種或多種形式的振動(dòng)，車輛模型30的安裝方向與節(jié)段模型20的縱長方向一致。

圖2 第一實(shí)施例中車輛裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
結(jié)合圖2所示，本實(shí)施例中的車輛模型包括外形模擬單元31、固定安裝于外形模擬單元內(nèi)的若干質(zhì)量模擬單32、以及固定安裝于外形模擬單元內(nèi)的若干阻尼模擬單元33。車輛模型內(nèi)在阻尼模擬單元33上安裝有若干傳感器(未圖示)，傳感器可以為加速度傳感器、壓力傳感器等。
節(jié)段模型20與車輛模型30之間通過若干彈性件21(如彈簧等)固定安裝。
圖3 第二實(shí)施例中試驗(yàn)裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖
參圖3所示，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中用于模擬行車過程的外界激勵(lì)加載試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置同樣包括振動(dòng)平臺10、節(jié)段模型20、及車輛模型30，與第一實(shí)施例不同的是，本實(shí)施例中還包括的風(fēng)洞模型40，用于對節(jié)段模型和車輛模型提供來流風(fēng)速。
本實(shí)施例中的節(jié)段模型具有一大小可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的偏角θ，汽車運(yùn)行時(shí)有行駛速度，同時(shí)橋梁所在處的風(fēng)也有一個(gè)流動(dòng)速度，行車速度與風(fēng)速的模擬可以通過模型的調(diào)整節(jié)段模型的偏角θ實(shí)現(xiàn)。
總結(jié)
由以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1）能夠模擬動(dòng)力作用下橋梁結(jié)構(gòu)多種可能發(fā)生的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，橋梁結(jié)構(gòu)在動(dòng)力作用下可能發(fā)生的振動(dòng)形式均能夠通過振動(dòng)平臺模擬，該實(shí)現(xiàn)過程只需輸入想要得到的運(yùn)動(dòng)時(shí)程即可輕松控制；
2）能夠測量車輛所受外力和加速度，考慮車輛模型與節(jié)段模型之間的彈性連接、車輛的阻尼系統(tǒng)、質(zhì)量系統(tǒng)和幾何外形等效，因此可以通過傳感器測量車輛在行駛過程中的加速度和車內(nèi)壓力的變化。
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