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利用相频曲线求解模型基础动力参数的探讨

陈小峰 胡胜波

陈小峰, 胡胜波. 利用相频曲线求解模型基础动力参数的探讨[J]. 岩土工程技术, 2023, 37(6): 637-643. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.06.002
引用本文: 陈小峰, 胡胜波. 利用相频曲线求解模型基础动力参数的探讨[J]. 岩土工程技术, 2023, 37(6): 637-643. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.06.002
Chen Xiaofeng, Hu Shengbo. Discussion on Using Phase-frequency Curve to Solve the Dynamic Parameters of the Model Foundation[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2023, 37(6): 637-643. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.06.002
Citation: Chen Xiaofeng, Hu Shengbo. Discussion on Using Phase-frequency Curve to Solve the Dynamic Parameters of the Model Foundation[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2023, 37(6): 637-643. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.06.002

利用相频曲线求解模型基础动力参数的探讨

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.06.002
详细信息
    作者简介:

    陈小峰,男,1970年生,大学本科,研究员级高级工程师,注册土木工程师(岩土)。主要研究方向为物探、岩土工程测试、地基基础工程检测等。E-mail:1259552073@qq.com

  • 中图分类号: TU 435

Discussion on Using Phase-frequency Curve to Solve the Dynamic Parameters of the Model Foundation

  • 摘要: 通过正向理论推导和数据反算验证相结合的方式,得到利用峰值频率前幅频响应曲线和相频响应曲线求解模型基础动力参数的方法。以根据实测曲线求解所得动力参数反算其理论幅频曲线和相频曲线,若理论曲线贴近实测曲线,表明求解所得动力参数能够代表所测地基与模型基础振动系统的动力特性;若理论曲线偏离实测曲线,则要检查动力参数计算方法的正确性及数据取值的代表性;即使激振器的扰频能够覆盖共振频率,在测量振动幅值、得到幅频曲线的同时监测激励与响应的相位差、得到相频曲线也具有重要意义;利用回归反射式光电开关及自动化测试仪器,可以方便地测量激振力与振动位移的相位差,在测试过程中同步显示幅频曲线和相频曲线。

     

  • 图  1  未测得共振峰的幅频响应曲线

    图  2  幅频曲线与相频曲线

    图  3  光电开关电路图

    图  4  竖向振动测试偏心块的相对位置

    图  5  相位测量装置

    图  6  振动信号及激振力峰值信号

    图  7  实测幅频曲线及相频曲线

    图  8  幅频曲线

    图  9  理论曲线与实测曲线

    表  1  正向计算的振幅与相位差

    ω/ωn振幅X/μm相位差φ/(°)
    ζ=0.05ζ=0.1ζ=0.2ζ=0.05ζ=0.1ζ=0.2
    0.526.626.425.83.87.614.9
    0.52527.527.326.54.18.216.2
    0.5528.628.327.34.59.017.5
    0.57529.829.428.34.99.719.0
    0.631.130.729.35.410.620.6
    0.62532.632.230.45.911.622.3
    0.6534.433.831.66.412.724.2
    0.67536.535.732.97.113.926.4
    0.738.937.834.47.815.428.8
    0.72541.740.336.08.717.031.4
    0.7545.143.237.79.718.934.4
    0.77549.246.739.611.021.237.8
    0.854.250.841.512.524.041.6
    0.82560.655.643.614.527.345.9
    0.8568.961.545.617.031.550.8
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    表  2  数据反算结果

    ω1/ωnX/μmφ/(°)计算结果
    刚度
    k/(MN·m−1)
    质量
    m/kg
    阻尼比
    0.526.437.595007916ζ1=0.1
    ζ2=0.1
    ζ=0.1
    0.7543.2418.92
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    表  3  动力参数计算表(幅频法)

    共振频率及共振振幅i点的频率及振幅阻尼比ζz参振质量mz/t抗压刚度Kz/(MN·m−1)
    fm/HzAm/μmf1/HzA1/μmf2/HzA2/μmf3/HzA3/μm
    36.517.7331.4815.5126.6110.8320.125.7310.2985.779249.87
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    表  4  动力参数计算表(相位法)

    第一点数据第二点数据阻尼比
    ζz
    参振质量
    mz/t
    抗压刚度
    Kz/(MN·m−1)
    扰力
    P1/N
    振幅
    d1/μm
    相位差
    φ1/(°)
    角频率
    ω1/(rad·s−1)
    扰力
    P2/N
    振幅
    d2/μm
    相位差
    φ2/(°)
    角频率
    ω2/(rad·s−1)
    6914.1520.9108.9167811.161.9169.70.3224.977214.59
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    表  5  动力参数成果表

     方法阻尼比ζz参振质量mz/t抗压刚度Kz/(MN·m−1)
    幅频法0.2985.779249.87
    相位法0.3224.977214.59
    相对偏差(%)3.947.467.60
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  • [1] SINGIRESU S. RAO. 机械振动(第4版)[M]. 李欣业, 张明路, 译. 北京: 清华大学出版社, 2009.
    [2] 顾海明, 周勇军. 机械振动理论与应用[M]. 南京: 东南大学出版社, 2007.
    [3] GB/T 50269—2015 地基动力特性测试规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2015.
    [4] 严人觉, 王贻荪, 韩清宇. 动力基础半空间理论概论[M]. 北京: 中国建筑工程出版社, 1981.
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-06
  • 修回日期:  2023-05-06
  • 录用日期:  2023-07-14
  • 刊出日期:  2023-12-08

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