第三章结构试验的荷载设备.docx

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第三章结构试验的荷载设备

第三章结构试验的荷载设备

3．1概述

结构试验为模拟结构在实际受力工作状态下的结构反应，必须对试验对象施加荷载，所以结构的荷载试验是结构试验的基本方法。

试验用的荷载形式、大小、加载方式等都是根据试验的目的要求，以如何能更好地模拟原有荷载等因素来选择。

结构的动力性能，很大程度上决定于所承受的动力荷载，而动力荷载的规律与所用的设备都比较复杂，所以在进行结构的动力试验时，对于荷载激振设备或加荷方法的选择主要决定于试验的任务与试验对象的性质。

在决定试验荷载时，还取失于试验室的设备和现场所具备的条件。

正确和合理的荷载设计对整个试验工作将会有很大的好处，反之如果设计不妥，不仅影响试验工作的顺利进行，甚至会导致整个试验的失败，严重的还会发生安全事故。

因此，正确的荷载设计和选择适合于试验目的需要的加载设备是保证整个工作顺利进行的关键之一。

产生荷载的方法与加载设备有很多种类：

在静力试验中有利用重物直接加载或通过杠杆作用的间接加载的重力加载方法；有利用液压加载器（千斤顶）和液压试验机等的液压加载方法；有利用铰车、差动滑轮组、弹簧和螺旋千斤顶等机械设备的机械加载法；以及利用压缩空气或真空作用的特殊加载方法等。

在动力试验中可以利用惯性力或电磁系统激振；比较先进的设备是由自动控制、液压和计算机系统相结合而组成的电液伺服加载系统和由此作为振源的地震模拟振动台加载等设备；此外人工爆炸和利用环境随机激振（脉动法）的方法也开始广泛应用。

正确地选择试验所用的荷载设备和加载方法，对顺利地完成试验工作和保证试验的质量，有着很大的影响。

为此，在选择试验荷载和加载方法时，应满足下列几点要求：

1．选用的试验荷载的图式应与结构设计计算的荷载图式所产生的内力值相一致或极为接近；

2．荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值要稳定，特别是静力荷载要不随加载时间，外界环境和结构的变形而变化；

3．荷载分级的分度值要满足试验量测的精度要求，加载设备要有足够的强度储备；

4．加载装置本身要安全可靠，不仅要满足强度要求，还必须按变形条件来控制加载装置的设计，即尚必须满足刚度要求。

防止对试件产生卸荷作用而减轻了结构实际承担的荷载；

5．加载设备要操作方便，便于加载和卸载，并能控制加载速度，又能适应同步加载或先后加载的不同要求；

6．试验加载方法要力求采用现代化先进技术，减轻体力劳动，提高试验质量。

3．2重力加载法

重力加载就是利用物体本身的重量加于结构上作为荷载。

在试验室内可以利用的重物有专门浇铸的标准铸铁砝码，混凝土立方试块，水箱等；在现场则可就地取材，经常是采用普通的砂、石、砖块等建筑材料，或是钢锭、铸铁、废构件等。

重物可以直接加于试验结构或构件上，或者通过杠杆间接加在构件上。

3．2．1重力直接加载方法

重物荷载可直接堆放于结构表面（如板的试验）形成均布荷载（图3-1）或置于荷载盘上通过吊杆挂于结构上形成集中荷载。

后者多用于现场做屋架试验（图3－2），此时吊杆与荷载盘的自重应计入第一级荷载。

图3－2用重物作集中加载试验

这类加载方法的优点是试验用的重物容易取得，并可重复使用，但加载过程中需要花费较大的劳动力。

对于使用砂石等松散颗粒材料加载时，如果将材料直接堆放于结构表面，将会造成荷载材料本身的起拱，而对结构产生卸荷作用，为此，最好将颗粒状材料置于一定容量的容器之中，然后叠加于结构之上。

如果是采用形体较为规则的块状材料加载，如砖石、铸铁块、钢锭等，则要求叠放整齐，每堆重物的宽度≤l／5L（L为试验结构的跨度），堆与堆之间应有一定间隔（约3～5cm）。

如果利用铁块钢锭作为载重时，为了加载的方便与操作安全要求每块重量不大于20kg。

对于利用吊杆荷载盘作为集中荷载时，每个荷载盘必须分开或通过静定的分配梁体系作用于试验的对象上，使结构所受荷载明确。

利用砂粒、砖石等材料作为荷载，它们的容重常随大气湿度而发生变化，故荷载值不易恒定，容易使试验的荷载值产生误差。

利用水作为重力加载用的荷载，是一个简易方便而且甚为经济的方案。

水可以盛在水桶内用吊杆作用于结构上，作为集中荷载。

也可以采用特殊的盛水装置作为均布荷载直接加于结构表面（图3－3）。

后者对于大面积的平板试验，例如楼面、平屋面等钢筋混凝土结构是甚为合适的，每施加1000N／m2的荷载只需要10cm高的水。

在加载时可以利用进水管，卸载时则利用虹吸管原理，这样就可以减少大量运输加载的劳动力。

图3－3用水作均布加载的试验装置

在现场试验水塔、水池、油库等特种结构时，水是最为理想的试验荷载，它不仅附合结构物的实际使用条件，而且还能检验结构的抗裂抗渗情况。

3·2．2杠杆加载方法

杠杆加载也属于重力加载的一种。

当利用重物作为集中荷载时，经常会受到荷载量的限制，因此，利用杠杆原理，将荷重放大作用于结构上。

杠杆制作方便，荷载值稳定不变，当结构有变形时，荷载可以保持恒定，对于作持久荷载试验尤为适合。

杠杆加载的装置根据试验室或现场试验条件的不同，可以有如图3－4的几种方案。

图3－4杠杆加载装置

根据试验需要，当荷载不大时，可以用单梁式或组合式杠杆；荷载较大时，则可采用珩架式杠杆。

其构造如图3－5所示。

从图3－4及图3－5可见杠杆ABC的支点为A点，B点为作用在结构上的着力点，而C点为重物的加载点。

这三点的位置必须很准确，由此确定杠杆的比例或放大率。

3．3液压加载法

液压加载是目前结构试验中应用比较普遍和理想的一种加载方法。

它的最大优点是利用油压使液压加载器（千斤顶）产生较大的荷载，试验操作安全方便，特别是对于大型结构构件试验当要求荷载点数多，吨位大时更为合适。

尤其是电液伺服系统在试验加载设备中得到广泛应用后，为结构动力试验模拟地震荷载、海浪波动等不同特性的动力荷载创造了有利条件，使动力加载技术发展到了一个新的高度。

3．3．1液压加载器

液压加载器（俗称千斤顶）是液压加载设备中的一个主要部件。

其主要工作原理是用高压油泵将具有一定压力的液压油压入液压加载器的工作油缸，使之推动活塞，对结构施加荷载。

荷载值由油压表示值和加载器活塞受压底面积求得，也可由液压加载器与荷载承力架之间所置的测力计直接测读；或用传感器将信号输给电子秤显示或由记录器直接记录。

在静力试验中常用的有普通工业用的手动液压加载器；有专门为结构试验设计的单向作用及双向作用的液压加载器。

普通手动液压加载器的构造原理见图3－6。

使用时先拧紧放油阀，掀动加载器所附有手动油泵的手柄，使储油缸中的油通过单向阀压入工作油缸，推动活塞上升。

这种加载器的活塞最大行程（活塞可以上升的高度）为20cm左右。

这类加载器规格很多，最大的加载能力可达5000kN。

由于这类加载器是使用手动油泵加载，目前已经很少使用。

为了配合结构试验同步液压加载的需要所专门设计的单向作用液压加载器的构造如图3－7。

它的特点是储油缸、油泵、阀门等不附在加载器上，构造比较简单，只由活塞和工作油缸两者组成。

其活塞行程较大，顶端装有球铰，可在15度范围内转动，整个加载器可按结构试验需要倒置安装，并适宜于多个加载器组成同步加载系统使用，适应多点加载要求。

图3－6普通工业用手动液压加载器图3－7单向作用液压加载器

为适应结构抗震试验施加低周反复荷载的需要，采用了一种双向作用的液压加载器（图3－8），它的特点是在油缸的两端各有一个进油孔，设置油管接头，可通过油泵与换向阀交替进行供油，由活塞对结构产生拉压双向作用施加反复荷载。

图3－8双向作用液压加载器

3．3．2液压加载系统

液压加载法中利用前述普通手动液压加载器配合加荷承力架和静力试验台座使用，是最简单的一种加载方法。

设备简单，作用力大，加载卸载安全可靠，与重力加载法相比，可大大减轻笨重的体力劳动。

但是，如要求多点加荷时则需要多人同时操纵多台液压加载器，这时难以做到同步加载卸载，尤其当需要恒载时更难以保持稳压状态。

所以，比较理想的加载方法是采用能够变荷的同步液压加载设备来进行试验。

液压加载系统主要是由储油箱、高压油泵、液压加载器、测力装置和各类阀门组成的操纵台通过高压油管连接组成。

当使用液压加载系统在试验台座上或现场进行试验时尚必须配置各种支承系统，来承受液压加载器对结构加载时产生的平衡力系（图3－9）。

图3－9液压加载试验系统

利用液压加载试验系统可以作各类建筑结构（屋架、梁、柱、板、墙板等）静荷试验，尤其对大吨位、大挠度、大跨度的结构更为适用，它不受加荷点数的多少，加荷点的距离和高度的限制，并能适应均布和非均布、对称和非对称加荷的需要。

3．3．3大型结构试验机

大型结构试验机本身就是一种比较完善的液压加载系统。

它是结构试验室内进行大型结构试验的一种专门设备，比较典型的是结构长柱试验机，用以进行柱、墙板、砌体、节点与梁的受压与受弯试验。

这种设备的构造和原理与一般材料试验机相同，由液压操纵台、大吨位的液压加载器和试验机架三部分组成。

由于进行大型构件试验的需要，所以它的液压加载器的吨位要比一般材料试验机的容量大，一般至少在2000kN以上，机架高度在3m左右或更大。

目前国内普遍使用的长柱试验机的最大吨位是5000kN，试件最大高度可达3m（图3－10）。

国外有高达7m净空，最大荷载为10000kN的甚至更大的结构试验机。

日本最大的大型结构构件万能试验机的最大压缩荷载为30000kN，同时可以对构件进行抗拉试验，最大抗拉荷载为10000kN；试验机高度达22.5m，四根工作立柱间净空为3rnX3m，可进行高度为15m左右构件的受压试验，最大跨度为30m构件的弯曲试验，最大弯曲荷载为12000kN。

这类大型结构试验机还可以通过专用的中间接口与计算机相连，由程序控制自动操作。

此外还配以专门的数据采集和数据处理设备，试验机的操纵和数据处理能同时进行。

3．3．4电液伺服液压系统

电液伺服液压系统在50年代中期开始首先应用于材料试验，它的出现是材料试验机技术领域的一个重大进展。

由于它可以较为精确地模拟试件所受的实际外力，产生真实的试验状态，所以在近代试验加载技术中又被人们引入到结构试验的领域中，用以模拟并产生各种振动荷载，特别是地震、海浪等荷载对结构物的影响，对结构构件的实物或模型进行加载试验，以研究结构的强度及变形特性。

它是目前结构试验研究中一种比较理想的试验设备，特别是用来进行抗震结构的静力或动力试验，尤为适宜，所以愈来愈受到人们的重视和被广泛应用。

一、电液伺服系统的工作原理

电液伺服系统目前采用闭环控制，其主要组成是有电液伺服加载器（图3－11）控制系统和液压源等三大部分（图3－12），它可将负荷、应变、位移等物理量直接作为控制参数，实行自动控制。

由图3－12可见左侧为液压源部分，右侧为控制系统，中间为带有电液伺服阀的液压加载器。

高压油从液压源的油泵3输出经过滤油器进入伺服阀4，然后输入到双向加载器5的左右室内，对试件6施加试验所需要的荷载。

根据不同的控制类型，反馈信号由荷重传感器（荷重控制），试件上的应变计8（应变控制）或位移传感器9（位移控制）测得。

所测得的信号分别经过与之相适应的调节器10，11，12进行放大．其输出便是控制变量的反馈值。

反馈值可在记录及显示装置13上反映。

指令发生器14根据试验要求发出指令信号，该指令信号与反馈信号在伺服控制器15中进行比较，其差值即为误差信号，经放大后予以反馈，用来控制伺服阀4操纵液压加载器活塞的工作，从而完成了全系统的闭环控制。

电液伺服液压系统的基本闭环回路如图3－13所示。

其中包括输入指令信号、反馈信号和误差信号，以便连续地调节反馈使与指令相等，完成对试件的加载要求。

二、电液伺服阀的工作原理

电液伺服阀是电液伺服液压加载系统中的心脏部分，它安装于液压加载器上，根据指令发生器发出的信号经放大后输入伺服阀，转换成大功率的液压信号，将来自液压源的液压油输入加载器，使加载器按输入信号的规律产生振动对结构施加荷载，同时由伺服阀及结构上量测的荷载、应变、位移等信号通过伺服控制器作反馈控制，以提高整个系统的灵敏度。

图3－14是电液伺服阀的结构示意图。

永磁磁钢产生的磁通φ在气隙中的方向从结构图中可知，都是从上而下的，而由控制线圈电流产生的磁通φp在气隙中的方向不同。

在气隙b，c中磁通φ与φp是相叠加的，而气隙a，d中，磁通φ与φp是相减的。

该磁力克服弹簧管一定的弹力而使铁芯作一逆时针角位移。

若电流方向相反，则铁芯作一顺时针方向角位移。

压力油除进入主滑阀外，还经两对称的节流孔经喷嘴回油。

设铁芯逆时针旋转一角位移后，右喷嘴挡板间隙减小，而左间隙增加，则P2增大P1减小导致消阀左移，并使钢球、反馈杆、挡板、铁芯组件顺时针转动，一直到作用在挡板一铁芯组件上的诸力平衡为止。

阔的输出流量、滑阀的位移、喷嘴挡板间隙等都与输入电流成比例地变化。

电流反向时，流量方向也相反。

从以上可以看出，电液伺服阀能根据输入电流的极性控制油的流向，根据输入电流的大小控制液压油的流量。

且其流量与输入电流基本上成比例地变化。

目前电液伺服液压试验系统大多数均与电子计算机配合联机使用。

这样整个系统可以进行程序控制，扩大系统功能：

输出各种波形信号；进行数据采集和数据处理；控制试验的各种参数和进行试验情况的快速判断。

3．3．5地震模拟振动台

为了深入研究结构在地震和各种振动作用下的动力性能，特别是在强地震作用下结构进入超弹性阶段的性能，70年代以来，国外先后建成了一批大中型的地震模拟振动台，在试验室内进行结构物的地震模拟试验，以求得地震反应对结构的影响。

地震模拟振动台是再现各种地震波对结构进行动力试验的一种先进试验设备，其特点是具有自动控制和数据采集及处理系统，采用了电子计算机和闭环伺服液压控制技术，并配合先进的振动测量仪器，使结构动力试验水平提到了一个新的高度。

地震模拟振动台的组成和工作原理：

一、振动台台体结构

振动台台面是有一定尺寸的平板结构，其尺寸的规模是由结构模型的最大尺寸来决定。

台体自重和台身结构是与承载的试件重量及使用频率范围有关。

一般振动台都采用钢结构，控制方便、经济而又能满足频率范围要求，模型重量和台身重量之比以不大于2为宜。

振动台必须安装在质量很大的基础上，基础的重量一般为可动部分重量或激振力的10～20倍以上，这样可以改善系统的高频特性，并可以减小对周围建筑和其他设备的影响。

二、液压驱动和动力系统

液压驱动系统是给振动台以巨大的推力。

按照振动台是单向（水平或垂直）、双向（水平一水平或水平一垂直）或三向（二向水平一垂直）运动，并在满足产生运动各项参数的要求下，各向加载器的推力取决于可动质量的大小和最大加速度的要求。

目前世界上已经建成的大中型的地震模拟振动台，基本是采用电液伺服系统来驱动。

它在低频时能产生大推力，故被广泛应用。

液压加载器上的电液伺服阀根据输入信号（周期波或地震波）控制进入加载器液压油的流量大小和方向，从而由加载器推动台面能在垂直轴或水平轴方向上产生相位受控的正弦运动或随机运动。

液压动力部分是一个巨大的液压功率源，能供给所需要的高压油流量，以满足巨大推力和台身运动速度的要求。

现代建成的振动台中都配有大型蓄能器组，根据蓄能器容量的大小使瞬时流量可为平均流量的1～8倍，它能产生具有极大能量的短暂的突发力，以便模拟地震产生的扰力。

三、控制系统

在目前运行的地震模拟振动台中有两种控制方法：

一种是纯属于模拟控制；另一种是用数字计算机控制。

模拟控制方法有位移反馈控制和加速度信号输入控制两种。

在单纯的位移反馈控制中，由于系统的阻尼小，很容易产生不稳定现象，为此在系统中加入加速度反馈，增大系统阻尼从而保证系统稳定。

在此同时，还可以加入速度反馈，以提高系统的反应性能，由此可以减小加速度波形的畸变。

为了能使直接得到的强地震加速度记录推动振动台，在输入端可以通过二次积分，同时输入位移、速度和加速度三种信号进行控制，图3－15为地震模拟振动台加速度控制系统图。

为了提高振动台控制精度，采用计算机进行数字迭代的补偿技术，实现台面地震波的再现。

试验时，振动台台面输出的波形是期望再现的某个地震记录或是模拟设计的人工地震波。

由于包括台面、试件在内的系统的非线性影响，在计算机给台面的输入信号激励下所得到的反应与输出的期望之间必然存在误差。

这时，可由计算机将台面输出信号与系统本身的传递函数（频率响应）求得下一次驱动台面所需的补偿量和修正后的输入信号。

经过多次迭代，直至台面输出反应信号与原始输入信号之间的误差小于预先给定的量值，完成迭代补偿并得到满意的期望地震波形。

四、测试和分析系统

测试系统除了对台身运动进行控制而测量位移、加速度等外，对被试模型进行多点测量，这是根据需要了解整个模型的反应而定，一般是测量位移、加速度和应变等，总通道数可达百余点。

位移测量多数采用差动变压器式和电位计式的位移计，可测量模型相对于台面的位移或相对于基础的位移；加速度测量采用应变式加速度计、压电式加速度计，近年来也有采用差容式或伺服式加速度计。

图3－15地震模拟振动台加速度控制系统图

对模型的破坏过程可采用摄相机进行记录，便于在电视屏幕上进行破坏过程的分析。

数据的采集可以在直视式示波器或磁带记录器上将反应的时间历程记录下来，或经过模数转换送到数字计算机储存，并进行分析处理。

图3－16是一个水平和垂直双向振动地震模拟振动台的布置示意图。

图3－17是该振动台系统的框图。

振动台台面运动参数最基本的是位移、速度和加速度以及使用频率。

一般是按模型比例及试验要求来确定台身满负荷时最大加速度，速度和位移等数值。

最大加速度和速度均需按照模型相似原理来选取。

使用频率范围由所作试验模型的第一频率而定，一般各类结构的第一频率在1～10HZ范围内，故整个系统的频率范围应该大于10HZ。

为考虑到高阶振型，频率上限当然越大越好，但这又受到驱动系统的限制，即当要求位移振幅大了，加载器的油柱共振频率下降，缩小了使用频率范围，为此这些因素都必须权衡后确定。

表3－1为国内外已经建成的部分地震模拟振动台以及它们的主要性能指标，可供参考。

3．4惯性力加载法

在结构动力试验中，利用物体质量在运动时产生的惯性力对结构施加动力荷载。

也可以利用弹药筒或小火箭在炸药爆炸时产生的反冲力，对结构进行加载。

3．4．1冲击力加载

冲击力加载的特点是荷载作用时间极为短促，在它的作用下使被加载结构产生自由振动，适用于进行结构动力特性的试验。

一、初位移加载法

也称为张拉突卸法。

如图3－18（a）所示在结构上拉一钢丝缆绳，使结构变形而产生一个人为的初始强迫位移，然后突然释放，使结构在静力平衡位置附近作自由振动。

在加载过程中当拉力达到足够大时，事先连接在钢丝绳上的钢拉杆被拉断而形成突然卸载，通过调整拉杆的截面即可由不同的拉力而获得不同的初位移。

图3－18用张拉突卸法对结构施加冲击力荷载

对于小模型则可采用图3－18（b）的方法，使悬挂的重物通过钢丝对模型施加水平拉力，剪断钢丝造成突然卸荷。

这种方法的优点是结构自振时荷载已不存在于结构，没有附加质量的影响。

但仅适用于刚度不大的结构，才能以较小的荷载产生初始变位。

为防止结构产生过大的变形，所以加荷的数量必须正确控制，经常是按所需的最大振幅计算求得。

这种试验的一个值得注意的问题是使用怎样的牵拉和释放方法才能使结构仅在一个平面内产生振动，防止由于加载作用点的偏差而使结构在另一平面内同时振动产生干扰。

二、初速度加载法

也称突加荷载法。

如图3－19（a）（b）利用摆锤或落重的方法使结构在瞬时内受到水平或垂直的冲击，产生一个初速度，同时使结构获得所需的冲击荷载。

这时作用力的总持续时间应该比结构的有效振型的自振周期尽可能短些，这样引起的振动是整个初速度的函数，而不是力大小的函数。

图3－19用摆锤或落重法施加冲击力荷载

当用如图3－19（a）的摆锤进行激振时，如果摆和建筑物有相同的自振周期，摆的运动就会使建筑物引起共振，产生自振振动。

使用图3－19（b）这样方法荷载将附着于结构一起振动，并且落重的跳动又会影响结构自振阻尼振动，同时有可能使结构受到局部损伤。

这时冲击力的大小要按结构强度计算，不致使结构产生过度的应力和变形。

用垂直落重冲击时，落重取结构自重的0.10％（指试验对象跨间），落重高度h＜2．5m，为防止重物回弹再次撞击和局部受损，拟在落点处铺设10～20cm的砂垫层。

三、反冲激振法

近年来在结构动力试验中研制成功了一种反冲激振器，也称火箭激振。

它适用于现场对结构实物进行试验，但小冲量的也可在试验室内用于构件试验。

图3－20为反冲激振器的结构示意图。

激振器的壳体是用合金钢制成，它的结构主要由以下五部分组成：

①燃烧室壳体：

通常为圆筒形，一端与喷管相连，另一端固定于底座上。

②底座：

它与燃烧室固装后，再装到被测的试验结构上，在底座内腔装有点火装置。

③喷管：

采用先收缩后扩散的形式。

它将燃烧室内的燃气的压力势能转化为动能，控制燃气的流量及推力方向。

④主装火药：

是激振器的能源。

⑤点火装置；包括点火头（电阻丝和引燃药）和点火药。

反冲激振器的基本工作原理是当点火装置内的点火药被点燃烧后，很快使主装火药到达燃烧温度，主装火药开始在燃烧室中进行平稳的燃烧，产生的高温高压气体便从喷管口以极高的速度喷出。

如果气流每秒喷出的重量为W，则按动量守恒定律便可得到反冲力P即为作用在被测结构上的脉冲力：

P=WSv/g

式中V——气流从喷口喷出的速度；

g——重力加速度。

反冲激振器的输出特性曲线见图3-21。

主要分为升压段，平衡压力工作段，及火药燃尽后燃气继续外泄的后效段。

根据主装火药的性能、重量及激振器的结构，可设计出不同的特性曲线。

目前设计与使用的反冲激振器的性能为：

反冲力：

01～0．8kN，1～skN共八种；

反冲输出：

近似于矩形脉冲；

上升时间：

2ms；

持续时间：

50ms；

下降时间：

3ms；

打火延时时间，25士5ms。

当采用单个反冲激振器激发时，一般是将激振器布置在建筑物顶部，并尽量置于建筑物质心的轴线上，这样效果较好。

如果将单个激振器布置在离质心位置较远的地方，可以进行建筑物的扭振试验。

当然如在结构平面的对角线上相反方向布置两台相同反冲力的激振器，则测量扭振的效果更好。

对于高耸构筑物或高层建筑试验中，可将多个反冲激振器沿结构不同高度布置，以进行高阶振型的测定。

34．2离心力加载

离心力加载是根据旋转质量产生的离心力对结构施加简谐振动荷载。

其特点是运动具有周期性，作用力的大小和频率按一定规律变化，使结构产生强迫振动。

利用离心力加载的机械式激振器的原理如图3－22所示。

一对偏心质量，使它们按相反方向运转，通过离心力产生一定方向的加振力。

图3－22机械式激振器的原理图

由偏心质量产生的离心力为

P＝mω2r

式中m——偏心块质量；

ω——偏心块旋转角速度；

r——偏心块旋转半径。

在任何瞬时产生的离心力均可分解成垂直与水平两个分力。

Pv＝Psinα=mω2sinωt

PH＝Pcosα＝mω2rcosωt

这里Pv、PH是按简谐规律变化的。

使用时将激振器底座固定在被测结构物上，由底座把激振力传递给结构，致使结构受到简谐变化激振力的作用。

一般要求底座有足够的刚度，以保证激振力的传递效率。

激报器产生的激振力等于各旋转质量离心力的合力。

改变质量或调整带动偏心质量运转电机的转速，即改变角速度，即可调整激振力的大小。

激振器由机械和电控两部分组成。

机械部分主要是由两个或多个偏心质量组成，对于小型的激振器，其偏心质量是安装在圆形旋转轮上，调整偏心轮的位置，可形成垂直或水平的振动。

对于近年来研制成功的大型同步激振器在机械构造上采