專利名稱：用質(zhì)量單擺控制高層建筑結(jié)構(gòu)振動的實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用質(zhì)量單擺控制高層建筑結(jié)構(gòu)振動的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
二十一世紀(jì)為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，從2002年以來全國各重點(diǎn)高校陸續(xù)開設(shè)了理論力學(xué) 實(shí)驗(yàn)課程。由于理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程起步較晚，多數(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以演示性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為 主，在老師的指導(dǎo)下讓學(xué)生自己設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案并完成實(shí)驗(yàn)的綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)很少。目前在 理論力學(xué)動力學(xué)部分(或振動力學(xué)、機(jī)械振動)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，普遍采用簡支梁或懸臂 梁結(jié)構(gòu)形式組成的振動系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停寣W(xué)生計算出該振動系統(tǒng)的固有頻率并通過實(shí) 驗(yàn)測量和觀測振型，驗(yàn)證其理論計算結(jié)果是否與實(shí)際相符，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)類別中被稱為驗(yàn)證 性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、方法、步驟和要求是由老師按實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱預(yù)先設(shè)計的并編 寫好實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，學(xué)生上課時必須按照指導(dǎo)書的內(nèi)容、方法、步驟和要求完成實(shí)驗(yàn)報告。 因此，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)不能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性，不適應(yīng)新世紀(jì)創(chuàng)新型人才的 教學(xué)培養(yǎng)模式。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的在于提供一種用質(zhì)量單擺控制高層建筑結(jié)構(gòu)振動的實(shí)驗(yàn)裝置。 本實(shí)用新型提出的用質(zhì)量單擺控制高層建筑結(jié)構(gòu)振動的實(shí)驗(yàn)裝置，由函數(shù)信號發(fā)生器 1、激振器2、懸臂直梁3、質(zhì)量單擺4、質(zhì)量架5、滑動平臺6、限位壓塊7、平臺導(dǎo)向板8、 機(jī)座9、直角夾頭IO、質(zhì)量架ll、大鋼珠12和小鋼珠13組成，其結(jié)構(gòu)如圖1-圖4所示。其中， 函數(shù)信號發(fā)生器l、激振器2、平臺導(dǎo)向板8分別固定于機(jī)座9上方，函數(shù)信號發(fā)生器l的輸 出線連接激振器2的輸入端，激振器2的輸出軸與滑動平臺6—側(cè)水平連接，滑動平臺6位于 平臺導(dǎo)向板8上方，并能在平臺導(dǎo)向板8上作水平往復(fù)運(yùn)動，滑動平臺6兩側(cè)上方開有矩形 槽，其內(nèi)設(shè)有小鋼珠13，小鋼珠13位置高于矩形槽面，限位壓塊7呈L型結(jié)構(gòu)，由水平端和 垂直端組成，滑動平臺6兩側(cè)分別位于限位壓塊7內(nèi)，并通過小鋼珠13連接限位壓塊7的水 平端，使滑動平臺6與限位壓塊7保持一定的間隙，限位壓塊7的垂直端連接平臺導(dǎo)向板8， 懸臂直梁3的下端部通過直角夾頭10固接于滑動平臺6上方，質(zhì)量架5套于懸臂直梁3上方， 其位置可上下調(diào)整，質(zhì)量單擺4懸掛于質(zhì)量架11上。
本實(shí)用新型中，滑動平臺6兩側(cè)下方與平臺導(dǎo)向板8相連處開有導(dǎo)向槽，相應(yīng)地平臺導(dǎo)
向板8上開有導(dǎo)向槽，大鋼珠12位于相連的導(dǎo)向槽內(nèi)之間。
本實(shí)用新型中，機(jī)座9呈矩形結(jié)構(gòu)，其底部設(shè)有機(jī)座螺腳14，通過螺紋調(diào)節(jié)機(jī)座9的水平。
本實(shí)用新型的工作過程如下-
本實(shí)用新型通過把高層建筑結(jié)構(gòu)物模型簡化成一懸臂直梁3，懸臂直梁3的橫截面可根 據(jù)結(jié)構(gòu)物模型而定，可以是矩形也可以是圓形等不同形狀，其材料可選鋁合金、不銹鋼尺、 有機(jī)玻璃或細(xì)質(zhì)木材等，懸臂直梁3被固接于一個可水平直線往復(fù)運(yùn)動的滑動平臺6上，滑 動平臺6與激振器2水平固定連接，激振器2受函數(shù)信號發(fā)生器1控制，當(dāng)函數(shù)信號發(fā)生器l 輸出模擬風(fēng)振或地震激勵信號時，激振器2開始動力響應(yīng)，牽動滑動平臺6水平直線往復(fù)運(yùn) 動，同時位于滑動平臺6上的結(jié)構(gòu)物模型(懸臂直梁3)產(chǎn)生共振，這時能非常直觀的看到 結(jié)構(gòu)物模型的一階或二階振型，然后依據(jù)結(jié)構(gòu)物模型的一階振動模態(tài)(以一階振動模態(tài)為 主)設(shè)計一個或一組質(zhì)量單擺4，使之與懸臂直梁3相調(diào)諧，將一個或一組質(zhì)量單擺4懸掛 在懸臂直梁3振幅最大處的適當(dāng)位置，即可對結(jié)構(gòu)物模型的振動實(shí)施控制(減振)。用視覺 就可發(fā)現(xiàn)本來共振的結(jié)構(gòu)物模型(懸臂直梁)其振動基本消失或大大減弱了。
本實(shí)用新型克服了以目前理論力學(xué)(或振動力學(xué)、機(jī)械振動)振動實(shí)驗(yàn)裝置只能以驗(yàn) 證性實(shí)驗(yàn)或演示性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)形式給學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的不足,提供一種不僅能讓學(xué)生對高層 建筑結(jié)構(gòu)模型的固有頻率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和演示其一、二階振型，而且能讓學(xué)生運(yùn)用已掌握 的綜合知識自行設(shè)計制作一個或一組質(zhì)量單擺對高層建筑結(jié)構(gòu)模型的振動實(shí)施控制(減 振)的裝置。
采用動態(tài)信號采集處理系統(tǒng)DSPS4.0(北京京南航天數(shù)據(jù)技術(shù)有限公司)和壓電式加速 傳感器(型號4393v重量2.4g丹麥B&K公司)等儀器對本實(shí)用新型的減振效果進(jìn)行實(shí)際 動態(tài)測試，減振率可達(dá)到77.8%以上。
本實(shí)用新型的有益效果是，不僅可以給學(xué)生進(jìn)行有關(guān)振動理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和演示，而 且還能讓學(xué)生充分發(fā)揮自己的主觀能動性和創(chuàng)造性，運(yùn)用已掌握的綜合知識自行設(shè)計對高 層建筑結(jié)構(gòu)物模型振動實(shí)施控制(減振)的實(shí)驗(yàn)，并完成設(shè)計性實(shí)驗(yàn)報告。從培養(yǎng)新世紀(jì) 創(chuàng)新型人才角度出發(fā)，其對社會的"技術(shù)效果"將不可估量。采用質(zhì)量單擺實(shí)施振動控制 (減振)，結(jié)構(gòu)簡單，而且又經(jīng)濟(jì)。

圖l是本實(shí)用新型的振動實(shí)驗(yàn)裝置主視示意圖。 圖2是振動實(shí)驗(yàn)裝置左視構(gòu)造圖。 圖3是圖2的左下局部放大圖。
圖4是圖2的右下局部放大圖。
圖中標(biāo)號l為函數(shù)信號發(fā)生器，2為激振器，3為懸臂直梁，4為質(zhì)量單擺，5為質(zhì)量架， 6為滑動平臺，7為限位壓塊，8為平臺導(dǎo)向板，9為機(jī)座，IO為直角夾頭，ll為質(zhì)量架固定 螺釘，12為大鋼珠，13為小鋼珠，14為機(jī)座螺腳。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
實(shí)施例l:將下列各部件按圖1-圖4所示方式連接，該領(lǐng)域技術(shù)人員均能順利實(shí)施。
函數(shù)信號發(fā)生器1可選用上海無儀電子設(shè)備有限公司的WY1603P，激振器2可選用南京佛 能實(shí)業(yè)有限公司的服V-20，懸臂直梁3可選用Y12扁鋁規(guī)格25X4X1000，質(zhì)量單擺4可選用 08—02O鋼珠，質(zhì)量架5可選用有機(jī)玻璃材料規(guī)格45X 15X15，滑動平臺6可選用45號鋼板 材料規(guī)格140X 160X20,其中矩形槽4X3，導(dǎo)向槽(等腰直角三角形)底邊10.3高5，限 位壓塊7可選用45號鋼板材料規(guī)格16X24X160，平臺導(dǎo)向板8可選用45號鋼板材料規(guī)格140 X 160X10，其中矩形槽和導(dǎo)向槽的尺寸與滑動平臺6上相同，機(jī)座9可選用A3鋼板材料規(guī) 格300X450X16，質(zhì)量架固定螺釘11規(guī)格M3X25，大鋼珠12直徑08，小鋼珠13直徑04，機(jī) 座螺釘14用M10螺紋外形可自定。
在圖1中，函數(shù)信號發(fā)生器1的輸出線與激振器2的輸入端相接，激振器2被固定于矩形 機(jī)座9上，激振器2的輸出軸與滑動平臺6側(cè)面中端水平固定連接。
在圖2中，四個機(jī)座螺腳14分別位于矩形機(jī)座9的四個角上，通過螺紋調(diào)節(jié)矩形機(jī)座9 的水平。平臺導(dǎo)向板8被固定連接于矩形機(jī)座9上，將滑動平臺6置于上方，其右下方的導(dǎo) 向槽與平臺導(dǎo)向板8上的導(dǎo)向槽相對應(yīng)， 一組大鋼珠12位于一對導(dǎo)向槽中間， 一組小鋼珠 13位于左側(cè)的矩形槽中間，同時將滑動平臺6頂起一毫米。左右兩側(cè)的限位壓塊7分別與 平臺導(dǎo)板用M8內(nèi)六角螺釘連接固定，滑動平臺6上方兩側(cè)矩形槽內(nèi)各放入一組小鋼珠13使 限位壓塊7與滑動平臺6的對應(yīng)面保持0. 5至1毫米的間隙，高層建筑結(jié)構(gòu)物模型懸臂直梁3 的下端部用直角夾頭10被固接于滑動平臺6上臺面中心，質(zhì)量架5被套于懸臂直梁3的上方， 其位置可上下調(diào)整，根據(jù)設(shè)計要求確定后用質(zhì)量架固定螺釘ll固定，質(zhì)量單擺4懸掛在質(zhì)
權(quán)利要求1.一種用質(zhì)量單擺控制高層建筑結(jié)構(gòu)振動的實(shí)驗(yàn)裝置，由函數(shù)信號發(fā)生器(1)、激振器(2)、懸臂直梁(3)、質(zhì)量單擺(4)、質(zhì)量架(5)、滑動平臺(6)、限位壓塊(7)、平臺導(dǎo)向板(8)、機(jī)座(9)、直角夾頭(10)、質(zhì)量架(11)、大鋼珠(12)和小鋼珠(13)組成，其特征在于函數(shù)信號發(fā)生器(1)、激振器(2)、平臺導(dǎo)向板(8)分別固定于機(jī)座(9)上方，函數(shù)信號發(fā)生器(1)的輸出線連接激振器(2)的輸入端，激振器(2)的輸出軸與滑動平臺(6)一側(cè)水平連接，滑動平臺(6)位于平臺導(dǎo)向板(8)上方，并能在平臺導(dǎo)向板(8)上作水平往復(fù)運(yùn)動，滑動平臺(6)兩側(cè)上方開有矩形槽，其內(nèi)設(shè)有小鋼珠(13)，小鋼珠(13)位置高于矩形槽面，限位壓塊(7)呈L型結(jié)構(gòu)，由水平端和垂直端組成，滑動平臺(6)兩側(cè)分別位于限位壓塊(7)內(nèi)，并通過小鋼珠(13)連接限位壓塊(7)的水平端，使滑動平臺(6)與限位壓塊(7)保持一定的間隙，限位壓塊(7)的垂直端連接平臺導(dǎo)向板(8)，懸臂直梁(3)的下端部通過直角夾頭(10)固接于滑動平臺(6)上方，質(zhì)量架(5)套于懸臂直梁(3)上方，質(zhì)量單擺(4)懸掛于質(zhì)量架(11)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用質(zhì)量單擺控制高層建筑結(jié)構(gòu)振動的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于滑 動平臺(6)兩側(cè)下方與平臺導(dǎo)向板(8)相連處開有導(dǎo)向槽，相應(yīng)地平臺導(dǎo)向板(8)上開有導(dǎo)向 槽，大鋼珠(12)位于相連的導(dǎo)向槽內(nèi)之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用質(zhì)量單擺控制高層建筑結(jié)構(gòu)振動的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于機(jī) 座(9)呈矩形結(jié)構(gòu)，其底部設(shè)有機(jī)座螺腳(14)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用質(zhì)量單擺控制高層建筑結(jié)構(gòu)振動的實(shí)驗(yàn)裝置。由函數(shù)信號發(fā)生器、激振器、懸臂直梁、質(zhì)量單擺、質(zhì)量架、滑動平臺、限位壓塊、平臺導(dǎo)向板、機(jī)座組成，函數(shù)信號發(fā)生器、激振器、平臺導(dǎo)向板分別固定于機(jī)座上方，函數(shù)信號發(fā)生器連接激振器，激振器與滑動平臺連接，滑動平臺兩側(cè)下方與平臺導(dǎo)向板相連處對應(yīng)開有導(dǎo)向槽，大鋼珠位于嵌于相連的導(dǎo)向槽內(nèi)，滑動平臺兩側(cè)上方開有矩形槽，其內(nèi)設(shè)有小鋼珠，小鋼珠位置高于矩形槽，滑動平臺兩側(cè)分別位于限位壓塊內(nèi)，限位壓塊連接平臺導(dǎo)向板，懸臂直梁下端部固接于滑動平臺上方，質(zhì)量架套于懸臂直梁上方，質(zhì)量單擺懸掛于質(zhì)量架上。本實(shí)用新型不僅可以給學(xué)生進(jìn)行有關(guān)振動理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和演示，而且還能讓學(xué)生充分運(yùn)用已掌握的綜合知識自行設(shè)計對高層建筑結(jié)構(gòu)物模型振動實(shí)施控制的實(shí)驗(yàn)方法，并完成設(shè)計性實(shí)驗(yàn)報告。
文檔編號G09B25/00GK201060585SQ20072007105
公開日2008年5月14日 申請日期2007年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月14日
發(fā)明者王斌耀, 董國華 申請人:同濟(jì)大學(xué)