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用于模擬行車過程的外界激勵加載試驗裝置

2021-12-19 22:49:49·  來源：同濟風工程團隊  
　
趙林, 展艷艷, 葛耀君. 用于模擬行車過程的外界激勵加載試驗裝置[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加載試驗裝置，所述試

趙林, 展艷艷, 葛耀君. 用于模擬行車過程的外界激勵加載試驗裝置[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加載試驗裝置，所述試驗裝置包括振動平臺、通過剛性約束安裝與振動平臺上的節(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，所述振動平臺用于驅動節(jié)段模型進行一種或多種形式的振動。本發(fā)明能夠模擬動力作用下橋梁結構多種可能發(fā)生的結構響應，同時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)代大跨度橋梁會因為各種外界作用而產(chǎn)生動力響應，即各種行駛的振動。這些外界作用包括風、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的作用十分敏感，在正常運營狀態(tài)下會發(fā)生風導致的振動，包括豎橋向振動、側橋向振動、扭轉振動以及這些振動形式之間的耦合。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范中的規(guī)定，只有在風速大于某一限值的時候，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，車內的駕駛人員和乘車人員可能會經(jīng)歷或遇到比較大的風以及風的作用引起的橋梁振動。這些振動在一定幅值范圍內時不會對結構安全造成嚴重的威脅，但會增加橋上車輛的駕駛控制難度、影響車內人員的舒適度和主觀心理感受。這一實際工程需求衍生出很多相關研究，其出發(fā)點和基礎是風—車—橋之間的共同作用問題。
具體實施方式
本發(fā)明的試驗裝置將節(jié)段模型（如橋梁階段模型等）固定于振動平臺上,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。通過振動平臺驅動節(jié)段模型振動，節(jié)段模型的運動通過彈性約束傳遞給車輛模型，經(jīng)過車輛模型過濾，最終轉變?yōu)檐噧热藛T所能感受到的加速度。車輛的形式和數(shù)量可變，節(jié)段模型的振動形式可以根據(jù)需要進行調節(jié)。
圖1 第一實施例中試驗裝置的俯視結構示意圖
參考圖1所示，本發(fā)明第一實施例中用于模擬行車過程的外界激勵加載試驗裝置，該試驗裝置包括振動平臺10、通過剛性約束安裝于振動平臺上的節(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，振動平臺10用于驅動節(jié)段模型進行一種或多種形式的振動，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 第一實施例中車輛裝置的結構示意圖
結合圖2所示，本實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的若干質量模擬單32、以及固定安裝于外形模擬單元內的若干阻尼模擬單元33。車輛模型內在阻尼模擬單元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 第二實施例中試驗裝置的俯視結構示意圖
參圖3所示，在本發(fā)明的第二實施例中用于模擬行車過程的外界激勵加載試驗裝置，該試驗裝置同樣包括振動平臺10、節(jié)段模型20、及車輛模型30，與第一實施例不同的是，本實施例中還包括的風洞模型40，用于對節(jié)段模型和車輛模型提供來流風速。
本實施例中的節(jié)段模型具有一大小可根據(jù)需要進行調節(jié)的偏角θ，汽車運行時有行駛速度，同時橋梁所在處的風也有一個流動速度，行車速度與風速的模擬可以通過模型的調整節(jié)段模型的偏角θ實現(xiàn)。
總結
由以上技術方案可以看出，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
1）能夠模擬動力作用下橋梁結構多種可能發(fā)生的結構響應，橋梁結構在動力作用下可能發(fā)生的振動形式均能夠通過振動平臺模擬，該實現(xiàn)過程只需輸入想要得到的運動時程即可輕松控制；
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壓力的變化。
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