一种模拟结构实际振动形态的驱动式风洞试验系统

摘要

本发明提供一种模拟结构实际振动形态的驱动式风洞试验系统，包括数控电路组件、驱动式振动组件和多自由度结构组件。所述数控电路组件包括电路控制器、电机驱动器，电机驱动器接收控制器指令并控制驱动式振动组件中的伺服电机转动，所述驱动式振动组件与数控电路相连，所述驱动式振动组件包括伺服电机和三向底板，所述伺服电机驱动三向底板组件进行X、Y、Z方向的振动。所述三向底板下部与多自由度结构组件连接，并带动其做三自由度振动。该风洞试验系统实现了可调幅、调频、调相的结构三向振动，并成功模拟了驱动装置下更贴合实际的非线性振动形态，提高了模拟精度、保证了试验结果，可以更好的测试建筑结构流体风压和扭转力等重要力学数据。

权利要求

1.一种模拟结构实际振动形态的驱动式风洞试验系统，其特征在于：包括数控电路组件、驱动式振动组件和多自由度结构组件；

所述数控电路组件控制驱动式振动组件，所述驱动式振动组件带动多自由度结构组件在水平X、Y方向和Z扭转方向的振动，模拟出贴合实际的非线性振动形态；

所述驱动式振动组件包括伺服电机（2‑1），由X底板（2‑2）、Y底板（2‑3）和Z底板（2‑4）构成的三向底板，变径套筒（2‑5）和顶部固定板（2‑6）；所述X底板（2‑2）、Y底板（2‑3）和Z底板（2‑4）依次通过滑轨连接；变径套筒（2‑5）设置于Z底板（2‑4）上；X底板（2‑2）经顶部固定板（2‑6）固定后倒挂于风洞实验室顶部；所述伺服电机（2‑1）分别置于三向底板之上并通过偏心传动结构驱动变径套筒（2‑5）实现水平X、Y和Z扭转方向的振动；

所述多自由度结构组件包括结构中心柱（3‑1）、矩形框架、球轴（3‑3）、底部固定板（3‑

4）；所述结构中心柱（3‑1）插入于矩形框架中，并与之弹性连接；结构中心柱（3‑1）下端与球轴（3‑3）固接，以实现结构扭转向运动；矩形框架置于底部固定板（3‑4）上，球轴（3‑3）置于底部固定板（3‑4）中；结构中心柱（3‑1）上端与变径套筒（2‑5）连接；底部固定板（3‑4）固定于风洞实验室底部。

2.根据权利要求1所述的模拟结构实际振动形态的驱动式风洞试验系统，其特征在于：

所述数控电路组件包括依次连接的输入设备（1‑1）、电路控制器（1‑2）和电机驱动器（1‑3）；

所述数控电路组件由输入设备端键入调幅、调频、调相、启制动参数；所述电路控制器（1‑2）编写指令控制电机驱动器（1‑3），所述电机驱动器（1‑3）接收电路控制器（1‑2）指令与驱动式振动组件中的伺服电机（2‑1）相连，控制伺服电机（2‑1）转动。

3.根据权利要求1所述的模拟结构实际振动形态的驱动式风洞试验系统，其特征在于：

所述驱动式振动组件中，所述X底板（2‑2）底面设置有滑轨，通过滚珠滑块（2‑8）连接到Y底板（2‑3）；所述Y底板（2‑3）与Z底板（2‑4）以同样的方式连接；X底板（2‑2）与Y底板（2‑3）的滑轨互相垂直；所述Z底板（2‑4）底面打孔并插入变径套筒（2‑5）。

4.根据权利要求1所述的模拟结构实际振动形态的驱动式风洞试验系统，其特征在于：

所述变径套筒（2‑5）的下部变径端与多自由度结构组件中的结构中心柱（3‑1）同心、等径相嵌套，变径端高度满足结构在振动过程中因侧向位移而导致的竖向高度变化。

5.根据权利要求1所述的模拟结构实际振动形态的驱动式风洞试验系统，其特征在于：

所述偏心传动结构包括偏心轮盘（2‑13）、滚珠丝杆组件、电滑环和曲柄；所述偏心传动结构通过伺服电机驱动轮盘带动曲柄使得变径套筒（2‑5）实现水平X、Y和Z扭转方向的振动。

6.根据权利要求5所述的模拟结构实际振动形态的驱动式风洞试验系统，其特征在于：

所述偏心传动结构包括偏心轮盘（2‑13）、滚珠丝杆组件、电滑环和曲柄（2‑15）；偏心轮盘（2‑13）、电滑环和伺服电机（2‑1）顺次同轴相连；所述偏心轮盘（2‑13）径向开有用于安装滚珠丝杠组件的槽；所述滚珠丝杆组件包括滚珠丝杆（2‑14）和丝杆电机（2‑18）；所述丝杆电机（2‑18）设置于偏心轮盘（2‑13）中心，与电滑环电连接，其传动轴连接到滚珠丝杆（2‑14）一端；滚珠丝杆（2‑14）的螺母连接到曲柄（2‑15），通过改变螺母的位置以调节偏心距；所述X、Y和Z底板上的曲柄分别连接到Y底板（2‑3）、Z底板（2‑4）和变径套筒（2‑5）；所述偏心轮盘（2‑13）上还设置有计数器（2‑17）；所述曲柄长度大于偏心轮盘直径。

7.根据权利要求6所述的模拟结构实际振动形态的驱动式风洞试验系统，其特征在于：

所述Z底板上的曲柄通过夹具（2‑9）连接到变径套筒（2‑5）；所述夹具（2‑9）为头端为套环的连杆，套环套入变径套筒（2‑5）中，另一端与曲柄连接。

8.根据权利要求5所述的模拟结构实际振动形态的驱动式风洞试验系统，其特征在于：

所述滑轨的间距大于偏心轮盘直径。

9.根据权利要求1所述的模拟结构实际振动形态的驱动式风洞试验系统，其特征在于：

所述矩形框架以角细柱（3‑5）为立柱，支撑多块矩形框架板（3‑2）构成模拟实际楼板；顶层矩形框架板与结构中心柱（3‑1）固接，其余矩形框架板经弹簧振子（3‑6）与结构中心柱（3‑

1）连接；所述球轴（3‑3）可绕底部固定板（3‑4）转动。

10.根据权利要求9所述的模拟结构实际振动形态的驱动式风洞试验系统，其特征在

于：所述多块矩形框架板（3‑2）之间包封有矩形航空轻木外衣板（3‑7）；所述航空轻木外衣板（3‑7）上端与本层矩形框架板平齐，下端与下层矩形框架板留有间隙；每层航空轻木外衣板（3‑7）布设有测压孔（3‑9）。

说明书

一种模拟结构实际振动形态的驱动式风洞试验系统

技术领域

[0001] 本发明涉及风洞试验技术领域，具体而言，为一种模拟结构实际振动形态的驱动式风洞试验系统，可用于测试建筑结构的流体风压和扭转力等力学数据。

背景技术

[0002] 随着经济建设的发展、人口膨胀和土地资源的短缺，使得越来越多的高层建筑拔地而起。高层建筑具有轻质、低频和小阻尼的结构特性，风荷载往往成为此类结构设计的控制性荷载。风致结构振动和玻璃幕墙毁坏事故屡有发生，因此对高层建筑风致效应的准确把握是关键点，目前最为有效的方法是依据运动的相似原理，通过风洞试验分析结构风致响应的特点，它是结构风工程研究中使用最为普遍的方法。

[0003] 为了准确进行高层建筑风振响应的评估，结构三维气动力模型的建立与气弹效应的准确评估至关重要。结构的气动力往往由顺风向、横风向与扭转向三个方向的分量组成。在三维气动力作用下，结构产生三维风致振动，而结构的振动又会影响气动力，形成气弹效应。已经证实，当折算风速大于6时，就需要考虑气动弹性效应，并且结构高度越高受气弹效应影响越显著，增加对气弹效应的考虑使得结构风振响应的评估更加准确、精细。

[0004] 目前，对结构三维气动力的评估往往采用刚性模型测压或测力风洞试验方法，但是这种方法得到的气动力无法考虑结构振动即气弹效应的影响。而考虑了气弹效应的风洞试验方法主要采用气弹模型和驱动振动风洞试验方法，这两种方法可以弥补刚性模型方法的不足，既可得到考虑结构振动的表面各测点的风压时程，又可评估其气弹效应。但是，气弹模型制作较复杂、费用高且不能重复使用，识别得到的气动阻尼比离散性较大，不同方法识别结果有较大差异。

[0005] 驱动振动模型制作简单，装置可反复利用，并且只需模拟结构框架后由振动源带动振动即可，但现有驱动振动模型往往设置在风洞实验底部，通过刚性驱轴带动上部结构振动，因此只能大致模拟结构的线性振动情况，而不能模拟与实际情况更为接近的非线性振动形态。事实上，建筑物在实际振动情况下往往呈现一阶指数型、二阶s型的非线性振动形态。综上所述，传统的风洞试验方法有待提高。

[0006] 目前的振动模型都将振动装置放在风洞底部，此类装置不在少数，但共同点都是底部振动源带动刚性模型实现X或Y轴向的振动，这样最大的问题就是模拟出来的结构振动都是线性的，模拟出来的建筑物不能弯曲振动。而且现有的扭转振动模拟了建筑物顶部和底部同时扭转一个角度，这也与实际不符，因为实际建筑受风影响后与地面连接的基础并不会产生位移。目前尚未见可实现对实际结构振型的模拟装置和系统。

发明内容

[0007] 针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种模拟结构实际振动形态的驱动式风洞试验系统，这种风洞试验系统能弥补传统风洞试验的不足，使得试验模型不仅能模拟实际结构在三个方向的振动，而且三个方向振动形态与实际振动形态相符。此种风洞试验系统能提高模拟精度，由此保证试验结果更为精确，可用于测试建筑结构的流体风压和扭转力等力学数据。

[0008] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0009] 一种模拟结构实际振动形态的驱动式风洞试验系统，包括数控电路组件、驱动式振动组件和多自由度结构组件；

[0010] 所述数控电路组件控制驱动式振动组件，所述驱动式振动组件带动多自由度结构组件在水平X、Y方向和Z扭转方向的振动，模拟出更贴合实际的非线性振动形态；

[0011] 所述驱动式振动组件包括伺服电机（2‑1），由X底板（2‑2）、Y底板（2‑3）和Z底板（2‑4）构成的三向底板，变径套筒（2‑5）和顶部固定板（2‑6）；所述X底板（2‑2）、Y底板（2‑3）和Z底板（2‑4）依次通过滑轨连接；变径套筒（2‑5）设置于Z底板（2‑4）上；X底板（2‑2）经顶部固定板（2‑6）固定后倒挂于风洞实验室顶部;所述伺服电机（2‑1）分别置于三向底板之上并通过偏心传动结构驱动变径套筒（2‑5）实现水平X、Y和Z扭转方向的振动；

[0012] 所述多自由度结构组件包括结构中心柱（3‑1）、矩形框架、球轴（3‑3）、底部固定板（3‑4）；所述结构中心柱（3‑1）插入于矩形框架中，并与之弹性连接；结构中心柱（3‑1）下端与球轴（3‑3）固接，可实现更贴合实际的结构扭转向运动；矩形框架置于底部固定板（3‑4）上，球轴（3‑3）置于底部固定板（3‑4）中；结构中心柱（3‑1）上端与变径套筒（2‑5）连接；底部固定板（3‑4）固定于风洞实验室底部。

[0013] 进一步，所述数控电路组件包括依次连接的输入设备（1‑1）、电路控制器（1‑2）和电机驱动器（1‑3）；所述数控电路组件由输入设备端键入调幅、调频、调相、启制动参数；所述电路控制器（1‑2）编写指令控制电机驱动器（1‑3），所述电机驱动器（1‑3）接收电路控制器（1‑2）指令与驱动式振动组件中的伺服电机（2‑1）相连，控制伺服电机（2‑1）转动。

[0014] 进一步，所述驱动式振动组件中,所述X底板（2‑2）底面设置有滑轨，通过滚珠滑块（2‑8）连接到Y底板（2‑3）；所述Y底板（2‑3）与Z底板（2‑4）同样的方式连接；X底板（2‑2）与Y底板（2‑3）的滑轨互相垂直，以此满足结构可分别在X、Y方向上的同步或异步振动；所述所述Z底板（2‑4）底面打孔并插入变径套筒（2‑5）。

[0015] 进一步，所述变径套筒（2‑5）可依据不同结构刚度的要求进行变直径更换。

[0016] 更进一步，所述变径套筒（2‑5）的下部变径端与多自由度结构组件中的结构中心柱（3‑1）同心、等径相嵌套，变径端高度满足结构在振动过程中因侧向位移而导致的竖向高度变化，所述结构中心柱（3‑1）高度依据不同风洞实验室实际高度可进行调节。

[0017] 进一步，所述偏心传动结构包括偏心轮盘（2‑13）、滚珠丝杆组件、电滑环和曲柄；所述偏心传动结构通过伺服电机驱动轮盘带动曲柄进而使得变径套筒（2‑5）实现水平X、Y和Z扭转方向的振动。

[0018] 更进一步，所述偏心传动结构包括偏心轮盘（2‑13）、滚珠丝杆组件、电滑环和曲柄（2‑15）；偏心轮盘（2‑13）、电滑环和伺服电机（2‑1）顺次同轴相连；所述偏心轮盘（2‑13）径向开有用于安装滚珠丝杠组件的槽；所述滚珠丝杆组件包括滚珠丝杆（2‑14）和丝杆电机（2‑18）；所述丝杆电机（2‑18）设置于偏心轮盘（2‑13）中心，与电滑环电连接，其传动轴连接到滚珠丝杆（2‑14）一端；滚珠丝杆（2‑14）的螺母连接到曲柄（2‑15），通过改变螺母的位置以调节偏心距；所述X、Y和Z底板上的曲柄分别连接到对应的Y底板（2‑3）、Z底板（2‑4）和变径套筒（2‑5）；所述偏心轮盘（2‑13）上还设置有计数器（2‑17）；所述曲柄长度大于偏心轮盘直径。

[0019] 再进一步，所述曲柄通过夹具（2‑9）连接到变径套筒（2‑5），传递夹具（2‑9）在Z方向上的扭转振动角度；所述夹具（2‑9）为头端为套环的连杆，套环套入变径套筒（2‑5）中，另一端与曲柄连接。

[0020] 进一步，所述滑轨的间距大于偏心轮盘直径。

[0021] 进一步，所述矩形框架以角细柱（3‑5）为立柱，支撑多块矩形框架板（3‑2）构成模拟实际楼板；顶层矩形框架板与结构中心柱（3‑1）固接，其余矩形框架板经弹簧振子（3‑6）与结构中心柱（3‑1）连接；所述球轴（3‑3）可绕底部固定板（3‑4）转动。

[0022] 更进一步，所述上下层矩形框架板（3‑2）之间包封有矩形航空轻木外衣板（3‑7）；所述航空轻木外衣板（3‑7）上端与本层矩形框架板平齐，下端与下层矩形框架板留有间隙；
所述每层航空轻木外衣板（3‑7）布设有测压孔（3‑9）。

[0023] 本发明的有益效果在于：

[0024] 1、通过伺服电机、定制滑环、偏心轮盘、滚珠丝杆和曲柄机构的组合作用，使得结构偏心距的设置能够在电路组件控制下数字化调节，避免了传统装置依据刻度手动调节的繁琐，试验人员更可在风洞操作台控制设备和键入参数，不用频繁开关风洞，提高了试验的流畅度，并且节省了试验时间，提高了经济效益。另外定制滑环通过电刷与环壁接触完成信号和能量的传输，解决了传统驱动式风洞试验中常因导线缠绕导致试验频繁终止的情况。

[0025] 2、本发明在驱动式振动组件中设计了可方便拆卸的变径套筒，变径套筒材料可变、直径可变，其一端连接于底板孔内，一端与下部结构中心柱相连，在上部导轨不拆卸、不更换的情况下调节结构顶部的最大振幅范围，保证了一套驱动装置可对不同类型的高层建筑进行模拟，弥补气弹模型费用高且不能重复使用的不足。

[0026] 3、不同于传统的风洞试验系统，本发明将驱动组件倒悬于风洞实验室顶部，在结构中心柱的振动下，依靠角细柱、矩形框架板、弹簧振子等材料固有的弹性性质，将传统的气弹模型和驱动式模型相结合，把整体结构设计为多自由度弹性模型，模拟了更为符合实际结构振动的高层建筑X、Y、Z向风致振动形态，提高了风洞试验驱动式模型的模拟精度、保证试验结果更为准确，从而更好的预测结构风致响应，以减少风致结构大幅振动和玻璃幕墙毁坏等事故的发生。本发明所述的风洞试验系统可用于测试建筑结构的流体风压和扭转力等力学数据。

附图说明

[0027] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

[0028] 图1为本发明整体结构示意图；

[0029] 图2为本发明数控电路组件示意图；

[0030] 图3为驱动式振动组件结构示意图；

[0031] 图4为驱动式振动组件结构底部结构示意图；

[0032] 图5为多自由度结构组件结构示意图；

[0033] 图6为结构多自由度模型振型图；

[0034] 图7为结构外表面测点布置展开示意图；

[0035] 图8为驱动式振动组件结构俯视图；

[0036] 图9为Y板和Z板的结构示意图；

[0037] 图10为模拟振动示意图。

[0038] 附图标记说明：

[0039] 1‑1输入设备；1‑2电路控制器；1‑3电机驱动器；1‑4导线；2‑1伺服电机；2‑2 X底板；2‑3 Y底板；2‑4 Z底板；2‑5变径套筒；2‑6顶部固定板；2‑7平行滑轨；2‑8滚珠滑块；2‑9夹具；2‑10第一电滑环；2‑11第二电滑环；2‑12第三电滑环；2‑13偏心轮盘；2‑14滚珠丝杆；2‑15曲柄；2‑16滑环套；2‑17计数器；2‑18丝杆电机；3‑1结构中心柱；3‑2矩形框架板；3‑3球轴；3‑4底部固定板；3‑5角细柱；3‑6弹簧振子；3‑7航空轻木外衣板；3‑8测压孔；3‑9外衣板缝隙。

具体实施方式

[0040] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明，所举实施例不作为对本发明的限定。

[0041] 如图1所示，本发明包括数控电路组件、驱动式振动组件和多自由度结构组件三大部分。数控电路组件为输入端和发出端，主要控制驱动振动组件在某种设定的试验工况下运动；驱动式振动组件依靠所示的机械构造可在电机的带动下完成水平X、Y和Z扭转向的同步异步运动，各方向上的幅度、频率、相位、开关等均数控可调；多自由度结构组件模拟了更为符合实际结构振动的高层建筑风致振动形态，提高了风洞试验驱动式模型的模拟精度、保证试验结果更为准确。

[0042] 如图2所示，该图详细展示了数控电路组件的工作原理，在输入设备1‑1端口的工作界面下可键入试验工况所需要的参数，特别的，所述输入设备1‑1可为普通有输入功能的计算机即可，避免了一些试验中需要开发新的遥控器和显示器等步骤。输入设备1‑1端可键入0‑80毫米的偏心距离，0‑10赫兹的振动频率以及0‑360度的初始相位。

[0043] 输入设备1‑1与电路控制器1‑2连接，键入的参数经电路控制器识别后编写相应指令控制电机驱动器1‑3，电机驱动器1‑3接收相应指令后控制2‑1伺服电机的转动，完成电能向动能的转换。数控电路组件放置于风洞实验室外部，经导线与伺服电机2‑1相连接。优选的，所述电路控制器1‑2为运动控制器。

[0044] 如图3、图4所示，伺服电机2‑1经电机固定板2‑16固定于X底板2‑2上，伺服电机和第一电滑环2‑10带动偏心轮盘2‑13转动。具体的，伺服电机2‑1、第一电滑环2‑10和偏心轮盘须2‑13顺次同轴心相连，以此来保证偏心距离的精确性。

[0045] 特别地，偏心轮盘2‑13边缘安装有计数器2‑17，计数器2‑17将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的有无对偏心轮盘的运动圈数进行计数，该装置可以监测和印证设置频率的正确与否。

[0046] 特别地，偏心轮盘2‑13中心设有径向矩形凹槽，凹槽内置滚珠丝杆2‑14和丝杆电机2‑18，丝杆电机2‑18与偏心轮圆心重合并连接到滚珠丝杆2‑14一端，滚珠丝杆2‑14的螺母经曲柄2‑15连接于Y底板2‑3上。丝杆电机2‑18驱动滚珠丝杆2‑14滑动，滚珠丝杆螺母自圆心滑过的距离即为偏心距离，其中，曲柄长度应大于偏心轮盘直径。丝杆电机2‑18由第一电滑环2‑10传输电信号和位移信号，设置第一电滑环2‑10是为了避免偏心轮盘2‑13在高速运转下迫使控制丝杆电机的导线发生缠绕。具体的，第一电滑环2‑10由转子与定子两大部分组成，转子部分套装在伺服电机2‑1的旋转中心并带动上部的偏心轮盘2‑13转动，定子前端导线传递由电路控制器1‑2发出的偏心距离信号，后经定子端电刷在转动的金属环上接收信号，最终将指令通过定子后端导线传递给丝杆电机2‑18。

[0047] 进一步，X底板2‑2两侧与顶面固定板2‑6锚固后悬挂于风洞实验室天花板。特别地，顶面固定板2‑6螺栓为M8，选择大直径螺栓以保证结构的稳定，不会因惯性力过大导致结构失稳。

[0048] 进一步，X底板2‑2下部设有两条平行导轨2‑7，每条导轨上穿有2个滚珠滑块2‑8，X底板2‑2经滚珠滑块2‑8与Y底板2‑3相连。具体的，两条平行导轨的长度需大于偏心轮盘直径与Y底板的宽度，只有满足滑动量程的要求才会避免滚珠滑块在运动过程中脱离导轨。

[0049] 进一步，Y底板2‑3与Z底板2‑4采取上述相同方式连接，Y底板2‑3上的导轨与X底板2‑2上的导轨垂直，以此满足结构可分别在X、Y互相垂直的方向上的同步或异步振动。Y底板
2‑3一端设置有圆柱形连接头，对应的曲柄套接于连接头与Y板相连。

[0050] 进一步，Z底板一端打孔并插入变径套筒2‑5，变径套筒2‑5可依据不同结构刚度的要求进行变直径更换，变径套筒与夹具2‑9经螺栓锚固并传递夹具在Z方向上的扭转振动角度。所述夹具2‑9为头端为套环的连杆，套环套入变径套筒2‑5中，另一端与曲柄连接。特别地，变径套筒的下部变径端与多自由度结构组件中的结构中心柱3‑1同心、等径嵌套，变径端高度满足结构在振动过程中因侧向位移而导致的竖向高度变化，结构中心柱3‑1高度可依据不同风洞实验室实际高度进行调节。

[0051] 进一步，如图5所示，结构中心柱3‑1下部嵌套六层矩形框架板3‑2用于模拟实际楼板，顶层矩形框架板与结构中心柱固接，其余矩形框架板经四根弹簧与结构中心柱连接。具体的，各层矩形框架板贯穿相互平行、等长的四根角细柱3‑5用于模拟建筑结构柱，四根角细柱宽度3mm、长度应满足实际结构几何缩尺比要求，材料选用2024‑T3系弹性模量较小的铝合金，此设计使得下部结构力矩满足电机转矩的要求，并且下部结构更易被拉动，模拟了更为符合实际结构振动的高层建筑X、Y、Z向风致振动形态，如图6。图6依次为一阶水平XY振型、二阶水平XY振型、一阶扭转Z振型、二阶扭转Z振型。从图中可以看出该装置可以较好的模拟出一阶XY方向的线性振型、Z方向的扭转振型，二阶XY方向的弯曲振型、Z方向的扭转振型，达到了较好的振动模拟效果。

[0052] 进一步，结构中心柱底端设置球轴3‑3装置，球轴3‑3可绕地面固定板3‑4转动，结构中心柱上的球轴在与弹簧振子3‑6配合后可以实现对实际结构扭转角的模拟。

[0053] 进一步，在各层矩形框架板的四周固定航空轻木外衣板3‑7，航空轻木外衣板上端与本层矩形框架板平齐，下端与下层矩形框架板间设置间隔3mm的外衣板缝隙3‑9，使得模型满足在振动过程中因侧向位移而导致的层间竖向高度变化。每层航空轻木外衣板上均匀布置有2排12个直径为1mm的测压孔3‑8用于放置风洞试验测压管，用于测试风洞内的来流风力与风压，如图7所示。图7依次为左视、前视、右视、后视和俯视测点图。

[0054] 驱动部件工作的原理如下：

[0055] X和Y方向的振动原理为机械工程中的曲柄滑块机构，且两个方向的振动原理和方式相同。若以X方向振动为例，驱动过程如下：在电动机2‑1的驱动下偏心轮盘2‑13转动，从而带动曲柄拉着Y底板在直线上往复运动，人为定义此方向为X轴向运动。为了实现电控振幅的大小，就需要调节偏心轮盘上的半径，其中，振幅大小与偏心轮半径相等，半径越大则Y底板振幅越大、半径越小振幅越小。偏心轮盘的半径由丝杆电机2‑18带动滚珠丝杆2‑14确定，而丝杆电机受电滑环传递过来的指令控制。但无论是丝杆电机2‑18还是伺服电机2‑1都是由电机驱动器1‑3发出的信号进行控制，可以实现站在风洞外部、不频繁开关风洞的情况下电控频率、振幅和相位差。

[0056] Y方向振动原理与此相同。实际上X方向的位移是拉动Y底板的运动、Y方向位移是拉动Z底板的运动。X底板固定于风洞实验室天花板，保持静止。

[0057] 扭转方向的振动原理和前两者略有不同，但驱动方式是一样的。扭转振动原理如下：电机带动曲柄，但此时曲柄推动的是一端固定在变径套筒上的夹具，这样可以实现绕Z轴转动的扭转振动。

[0058] 本发明下部矩形框架由弹性材料制成，通过偏心传动机构带动变径套筒X方向、Y方向的振动以及绕Z轴的扭转振动，进而将振动传递到结构中心柱及整个矩形框架结构，再利用弹性材料的性质实现对实际结构振型的模拟，提高了模拟精度、保证了试验结果，继而用于测试建筑结构的流体风压和扭转力等力学数据。

[0059] 以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，此发明完全可以用于其他不同长宽比、高宽比的高层建筑，保证了一套驱动装置可对不同类型的高层建筑进行模拟，本发明的保护范围不限与此。本技术领域的技术人员在本发明的基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。