石膏悬臂梁动弹性模量测定：激光扫描测振仪方法

这篇论文是关于使用激光扫描测振仪测定石膏悬臂梁动弹性模量的研究，发表在2012年《河海大学学报(自然科学版)》第40卷第2期上，作者是徐炜、徐敏和杨振宇。研究目的是为拱坝动力模型试验提供石膏的动弹性模量数据。 正文: 动弹性模量是材料动力学性能的重要参数，特别是在结构动力学和地震工程领域，准确测量材料的动弹性模量对于评估结构在动态荷载下的响应至关重要。在本文中，研究者采用了一种创新的方法来测定石膏悬臂梁的动弹性模量，即结合数值计算和试验模态分析。 首先，研究团队利用有限单元法（FEM）这一数值模拟技术，对石膏悬臂梁进行了建模和计算。有限单元法是一种广泛应用的结构分析方法，它可以将复杂的结构划分为许多简单的单元，然后求解这些单元上的受力和变形，从而获得整个结构的动态特性，如固有频率和振型。在本研究中，通过FEM计算得到了石膏悬臂梁的第一阶固有频率。 接着，研究人员使用激光扫描测振仪进行试验模态分析。这种高精度的设备可以非接触地监测物体的微小振动，通过对试件振动模式的精确测量，确定其固有频率。实验中，他们同样测得了石膏悬臂梁的第一阶固有频率。 然后，通过比较数值方法和试验模态分析得到的第一阶固有频率，研究人员采用反演方法推算出石膏在该频率下的动弹性模量。反演方法是一种从观测数据反推物理参数的技术，它在此处被用来估算石膏的动态性质。 实验结果显示，石膏在第一阶固有频率下的动弹性模量相比于其静弹性模量提高了约25.8%。这一发现揭示了石膏在动态荷载下的行为与静态条件下的不同，对于理解和设计涉及石膏的动态结构（如拱坝动力模型）具有重要意义。 关键词涉及动弹性模量、悬臂梁、有限元、模态分析和激光扫描测振仪，表明这篇论文涵盖了结构动力学、材料科学以及现代测试技术等多个领域的知识。分类号TB302表明它属于土木工程或水利工程的范畴，文献标志码A则表示这是一篇原创性研究论文。 这篇论文展示了如何通过现代技术手段（如FEM和激光扫描测振仪）精确测定石膏的动弹性模量，这对于理解和改进土木工程中的石膏应用提供了重要的理论基础和实践指导。