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環境激勵下高層建筑工作模態分析案例

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實驗目的

客戶想給木結構的大樓整體和樓板做模態分析,了解大樓結構的動力特性,對其進行健康檢測和損傷識別,確保高樓的安全。考慮無法直接對高層建筑進行激勵,采用環境激勵下工作模態分析(OMA)。樓板使用力錘激勵,進行錘擊法模態測試

所用儀器及軟件

硬件:?Spider-80X ?8通道多通道動態信號采集儀

軟件:?EDM-Modal 模態分析軟件

試驗過程

1、大樓工作模態分析測試

客戶測試大樓的模態分析結果,見下圖

環境激勵下高層建筑工作模態分析案例 1一個樓層的傳感器布置圖,見下圖

環境激勵下高層建筑工作模態分析案例 2A1 和A2加速度計固定在一個樓層,比如5樓,而A3 到A8會從6樓移動測量到2樓。我們測試的大樓是2層樓房,由此測試點安排在2樓,和上面的布置一致。

下圖是測試的CPS,和模態分析結果。

環境激勵下高層建筑工作模態分析案例 3環境激勵下高層建筑工作模態分析案例 4環境激勵下高層建筑工作模態分析案例 5

由于當時的環境激勵很小,測試的數據信噪比不高,模態數據只是有個好的趨勢。用戶之前用其他系統進行同樣的測試,我們的測試結果和其相當,所以他們接受了此結果。

2、樓板錘擊法模態測試

對二樓的一塊樓板進行錘擊法測試,通過力錘激勵完成,下面是試驗結果。 環境激勵下高層建筑工作模態分析案例 6環境激勵下高層建筑工作模態分析案例 7

試驗結果

客戶之前也用其他模態分析軟件運行過同樣的模態測試,用戶的評價是我們的測試數據,FRF信號噪聲明顯要小,另外EDM-Modal模態軟件也更易用。

試驗小知識

工作模態分析OMA目的是測試到無激勵條件下試件的模態,晶鉆儀器的OMA使用測量的CPS計算模態,CPS的測量至少分兩步運行,運行前指定一個或兩個通道作用激勵通道,第一次運行時得到激勵通道的CPS標量(Scaling),后面每次運行的CPS會考慮此標量的影響。

SSI是晶鉆儀器專門針對OMA增加的辨識算法,上述試驗中就采用的該算法。除此之外也可使用Time Domain和Poly-X算法。

晶鉆儀器的Spider-80X是一個可自由擴展的多通道數據采集模塊,多模塊可以使用以太網連接方式并實時同步采集,在物理距離上可以與PC機離開較遠,這種分布式的結構方式大大減少了噪聲和系統中的電子干擾,更可以組成一個高達512通道的采集系統。支持POE供電技術。

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