混凝土泵車結(jié)構(gòu)動(dòng)強(qiáng)度試驗(yàn)研究

    TBS - 2000 采用測(cè)試領(lǐng)域最流行的虛擬儀器(Virtual Instruments，簡稱V I)技術(shù)。其核心硬件全部采用進(jìn)口部件， 分別是美國N I (National InstrumentCorporation)公司制造的VXI機(jī)箱、SCXI - 1000信號(hào)調(diào)理模塊、PC I - 1200數(shù)據(jù)采集卡(與筆記本電腦配套使用) ；其軟件上采用LABV IEW作為虛擬儀器的開發(fā)平臺(tái)^{[ 1 ]} 。LABV IEW是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境(La2boratory Virtual Instruments Engineering workbench) 的簡稱，它是由美國著名的N I公司研發(fā)的一種基于圖形開發(fā)、調(diào)試和運(yùn)行程序的集成化環(huán)境，是第一個(gè)借助于虛擬儀器軟面板、用戶界面和方框圖建立虛擬儀器的圖形程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)，也是目前國際上唯一的編譯型圖形化編程語言，它還是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境^{[ 2 ]} 。

 

    TBS - 2000的主要功能是：

    1) 128路動(dòng)、靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量，并有很好的實(shí)時(shí)性，使用者在現(xiàn)場能觀測(cè)到所采集的全部數(shù)據(jù)。

    2)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行均值、概率密度、峰值、均方根、自相關(guān)、互相關(guān)、自功率譜、互動(dòng)率譜、頻譜等多種分析。

 

    在此次實(shí)驗(yàn)中，由計(jì)算模態(tài)分析及試驗(yàn)實(shí)測(cè)^{[ 3 ]}可知，泵車臂架的一階頻率不超過1Hz，根據(jù)恩奎斯特理論(Nyquist theorem) 。為了防止發(fā)生混頻，最低采樣頻率是信號(hào)頻的兩倍。從實(shí)驗(yàn)精度及計(jì)算機(jī)內(nèi)存考慮，選擇采樣頻率為100Hz，完全可以滿足要求。確定了采樣頻率之后， TBS - 2000 中的模/數(shù)(A /D)轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，從而達(dá)到采集的目的。基本原理如下：假設(shè)現(xiàn)對(duì)一模擬信號(hào)x ( t)每隔Δt時(shí)間采樣一次，于是t = 0，Δt， 2Δt等等時(shí)， x ( t)的數(shù)值被稱為采樣值。這樣信號(hào)x ( t)可以用一組分散的采樣值來表示： X = { x [0 ]， x [ 1 ]， x [2 ]， ⋯， x [N - 1 ] } ， N為采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)。

 

3   試驗(yàn)結(jié)果分析

 

    本次測(cè)試儀器所采用的虛擬儀器技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)過程中，該儀器有很好的實(shí)時(shí)性，操作者可以在虛擬示波器上現(xiàn)場觀測(cè)到采集的所有數(shù)據(jù)。并能把所采集到的原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)硬盤中；在處理過程中，處理者可以很容易的從硬盤中調(diào)出本次實(shí)驗(yàn)中所有工況的數(shù)據(jù)，進(jìn)行濾波、截取、頻譜等多種分析。因此， TBS - 2000無論是在實(shí)驗(yàn)過程還是在數(shù)據(jù)處理的過程中，都顯示出其優(yōu)越性。在測(cè)試過程中，每種工況中均有84個(gè)實(shí)測(cè)點(diǎn)，由于本篇文章的篇幅有限，所以在對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析時(shí)，僅就一個(gè)測(cè)點(diǎn)(16號(hào)測(cè)點(diǎn)，該測(cè)點(diǎn)位于臂架(3)上靠近臂架(2)端)的分析結(jié)果為例進(jìn)行說明。

 

    1)     側(cè)面工況(流量1 801 /min)動(dòng)應(yīng)力分析結(jié)果

    16號(hào)測(cè)點(diǎn)在該工況下的應(yīng)變- 時(shí)間歷程及頻譜圖見圖1，由圖可知，泵車在第10s、24s及38s處有明顯的沖擊存在，除此之外，該工況下，泵車基本上是在作諧波振動(dòng)。圖中給出應(yīng)變的最大值、均值和最小值，由于沖擊的存在，該測(cè)點(diǎn)的最大應(yīng)力范圍很大，約320.04Mpa，而穩(wěn)定部分的最大應(yīng)力變化范圍較小，約為95.55Mpa。在幅頻譜圖中，得到該測(cè)點(diǎn)應(yīng)變時(shí)間歷程的主頻為0.367Hz，同時(shí)在該幅頻譜圖上可以看到除了該主頻存在外，還有許多的小尖峰存在的，這就進(jìn)一步驗(yàn)證了在該測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變時(shí)間歷程中存在沖擊，由信號(hào)分析方面的理論可知，沖擊的存在，會(huì)使信號(hào)的頻譜成份非常的豐富。而與此對(duì)應(yīng)的泵車液壓系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)所得到的壓力- 時(shí)間曲線(見圖2) ，由圖2可知，系統(tǒng)激勵(lì)明顯存在沖擊現(xiàn)象，其頻率為0.367Hz，二者完全吻合。

    2)側(cè)面工況(流量1 501 /min)動(dòng)應(yīng)力分析結(jié)果

    16號(hào)測(cè)點(diǎn)在該工況下的應(yīng)變- 時(shí)間歷程和幅頻譜圖見圖3，由圖可知，當(dāng)系統(tǒng)流量為1501 /min，泵車除了在啟動(dòng)階段有較大的應(yīng)力外，正常工作時(shí)間應(yīng)力變化范圍很小，約37.59Mpa，工作頻率為0.300Hz。而與此對(duì)應(yīng)的泵車液壓系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)曲線見圖4，液壓沖擊明顯減小，液壓沖擊載荷的頻率為0.296Hz，二者比較吻合。