Вибромарка (мерный клин) применяется для быстрого измерения амплитуды колебаний, когда при определении не требуется высокой точности. Вибромарка (черт. № 119) представляет собой кусок чертежной бумаги, на которой вычерчивается треугольник со сторонами /=100 мм и /г = 5 мм. Вибромарка наклеивается на вертикальную поверхность вибрирующей конструкции. Измерение амплитуды колебаний с помощью вибромарки основано на том, что при частоте вибрации более 8 гц человеческий глаз не улавливает часто изменяющегося изображения треугольника, а воспринимает как сплошное изображение его в крайних положениях.
Крайние положения треугольника улавливаются глазом в точке их пересечения на расстоянии х от острия треугольника.
Величину амплитуды получают из равенства подобных треугольников
Треугольник разделяется на десять равных частей или градуируется в миллиметрах амплитуды колебаний.
Для определения амплитуды колебаний может быть использован индикатор. Он устанавливается вблизи вибрирующего элемента с таким расчетом, чтобы корпус его был жестко закреплен к неподвижному основанию, а штифт касался вибрирующей поверхности. Кроме этого, ось штифта должна совпадать с направлением вибрации. По отклонению стрелки индикатора устанавливают крайние значения шкалы, а по разности крайних значений находят величину амплитуды колебаний.
Для записи механических колебаний с получением виброграммы (черт. № 120), позволяющей определять период, частоту, амплитуду и форму колебаний, используются вибрографы. Вибрографы могут быть связанными, т. е. такими, которые при испытании соприкасаются с исследуемым объектом, и несвязанными. Наибольшее распространение получили связанные вибрографы. В свою очередь, связанные вибрографы разделяются на механические и электромеханические.
Среди механических приборов с записью колебаний на ленту наибольшее распространение получили вибрографы системы Гейгера (черт. № 121), состоящий из корпуса, соединенного с открытой коробкой, внутри которой расположена спиральная пружина с инерционной гирей на свободном конце, записывающего устройства с приводным часовым механизмом, рукоятки для натяжения и ослабления пружины и крепежных приспособлений для крепления вибрографа к испытуемой конструкции.
Виброграф устанавливается на испытываемой конструкции и колеблется вместе с ней. Запись колебаний корпуса вибрографа и инерционной гири, которая получает собственные свободные колебания, осуществляется пером на ленте записывающего устройства.
черт. № 120. Основные виды виброграмм, получаемые при записи колебаний: а — затухающие колебания; б — простое колебание одного тона; в — сложное колебание двух тонов; г — сложное колебание трех тонов; д — колебания от ударной нагрузки; е — колебания при резонансе
Виброграф (черт. № 122) состоит из передающего рычажного и лентопротяжного механизмов (включая пружинный завод) и отметчика времени.
Измерение колебаний производится при соприкосновении приемного наконечника с испытуемым объектом. Запись ведется на бумажной ленте с помощью пера, оставляющего след на восковом слое ленты. Частота колебаний определяется с помощью отметчика времени, находящегося в приборе и дающего отметку на ленте каждую секунду. Отметчик времени питается постоянным током (1,35 в) от батареи, помещающейся в корпусе прибора, или от внешнего источника. Интервал времени, записываемый отметчиком времени на ленте, равен 1 сек. Ход штифта, колеблющегося вместе с испытуемым объектом, записывается соответственно соотношению плеч пишущего рычага (которое равно 7б), о может быть изменен специальный надставкой. Поэтому при расчете амплитуды нужно величину, замеренную на ленте, помножить на коэффициент.
черт. № 121. Схема вибрографа системы Гейгера:
1-корпус; 2-открытая коробка; 3 — пружина; 4 — инерционная гиря; 5 — рукоятка- 6 — перо; 7 — лента; 8 — стержень; 9 рычаг
черт. 122. Схема вибрографа ВР-1:
1 — наконечник; 2 -трубка; 3 — штифт; 4 — зажимной винт; 5 — пружина; 6 — рычаг самописца; 7 — лента для записи; 8 — отметчик времени; а-отсек для приводного устройства; 10 — отсек для батарейки; 11 — заводной ключ; 12 — пружина
Для определения величины малых амплитуд, записанных на ленте, пользуются микроскопом. Через отверстие в корпусе, закрываемое прозрачной задвижкой, можно наблюдать за записью и делать на ленте необходимые пометки.
После окончания записи колебаний ленту отрывают и производят обработку записи (черт. № 123) в заданных точках. Амплитуду колебаний находят по формуле.
черт. № 123. Схема записи амплитуды и частоты колебаний с помощью вибрографа ВР-1:
1 — лента для записи; 2 — метки времени; 3 — запись двойной амплитуды
К электромеханическим измерительным приборам, используемым при динамических испытаниях, относятся электротензометрические приборы и установки типа 8-АНЧ-7м, УТС1-ВТ-12, ТА-5 и др., позволяющие измерять динамические процессы с частотой от 0 до 7000 гц одновременно в 12 точках (УТС1-ВТ-12).
Установки для динамических испытаний. Для получения динамических характеристик строительных конструкций используют ударную или вибрационную нагрузку. Ударная нагрузка используется при возбуждении вертикальных и горизонтальных колебаний. Простейшим устройством для возбуждения вертикальных колебаний является падающий с определенной высоты груз.
Горизонтальные колебания возбуждаются также грузом, но подвешенным рядом с испытываемой конструкцией. Груз отклоняется на некоторое расстояние, и наносится удар в направлении, перпендикулярном к поверхности конструкции.
Основным недостатком метода возбуждения вертикальных и горизонтальных колебаний ударной нагрузкой является то, что при падении или ударе груз может вызвать местные разрушения конструкции, а также при падении участвует в колебательном движении, снижая частоту собственных колебаний конструкции.
Более совершенными методами, обеспечивающими получение вынужденных колебаний с определенной частотой и амплитудой, являются вибрационные методы. Для получения вибрационной нагрузки используются вибрационные машины, установки и специальные стенды.
