电动伺服振动教学实验平台开发与实践

李春宝，程旭东，俞然刚，李 静，吴江龙

（1.中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院，山东 青岛 266580； 2.烟台新天地实验技术有限公司，山东 烟台 264003）

土木工程专业本科生和研究生涉及结构振动理论、测试与分析的课程主要有“理论力学”“结构动力学”“结构抗震”“高层建筑结构”“振动力学”“工程振动试验分析”“结构动力可靠度”“结构损伤识别与健康监测”“工程结构试验”等[1-2]。结构振动的知识点理论性较强，其课程大纲设置大多停留在计算与推导层面，缺乏实际操作和感性认知，不利于学生学习和创新能力的培养，未能顺应当前新工科人才培养的目标和形势。

传统的结构振动理论教学中学生缺乏对知识点的深刻理解与全面掌握，缺乏模型测试分析，限制了学生学习的积极性和主动性[3]。本文设计了一种电动伺服模型振动实验教学平台，综合利用机械设计、振动力学及计算机等技术，可以用于结构模型振动演示、不同结构的模态测试、模型地震波动力响应测试和结构模型抗震性能测试等。通过上述实验内容，使学生增强了对结构振动知识点的认知，加深了对结构振动原理和过程的理解，为学生学习基本理论知识、参加创新训练和科学研究提供了有效的实验环节。

1 振动实验教学平台整体方案设计

电动伺服振动教学实验平台的目的是模拟结构模型的振动形态。平台综合了电磁振动台和电液伺服振动台的优点[4-5]，基于伺服电机驱动滚珠丝杠的控制原理开发了全电动伺服控制系统，可进行位移、荷载、加速度闭环控制，工作频率下限不受限制，上限可达40 Hz，能耗少、噪音低。……