的单向荷载时，步骤2)中的计算包括以下步骤：
[0034]2. 1根据风机相似理论，确定试验所需的荷载峰值Fxmax(或FYmax)、加载频率f 和循环次数η;
[0035] 2. 2根据加载频率f和荷载峰值Fxmax(或FYmax)，根据公式FYmax= 2mrω2计算 质量块的质1
[0036] 2. 3利用f-U关系式获得稳压电源的输出电压U;
[0037] 2. 4计算每段加载时间t=n/f;
[0038] 当施加X、Y方向的親合荷载时，步骤2)中的计算包括以下步骤：
[0039] 2.Γ根据试验特点（试验特点具体指的根据相似理论计算得到的加载幅值和频 率）确定所需的荷载峰值Fxmax和Fymax、加载频率f以及循环次数η;
[0040] 2. 2'根据加载频率f和荷载峰值Fxmax和Fymax，根据公SFXmax= 2mxrc〇2和FYmax =2mYr〇2分别计算两层齿轮副的质量块质量ηι^Ρπ?γ;
[0041] 2.3'利用f-U关系式获得稳压电源的输出电压U;
[0042] 2. 4'计算每段加载时间t=n/f。
[0043] 10、如权利要求8所述的用于海上风机支撑结构振动试验的多向循环加载方法， 其特征在于：所述步骤4)具体包括以下步骤：
[0044] 4. 1对模型施加一个X方向的微小振幅让其自由振动，
[0045] 4. 2通过加速度传感器采集自由振动阶段加速度随时间的变化信号；
[0046] 4. 3按照步骤4. 1-4. 2对Y方向进行相同操作；
[0047] 4. 4对时域内的加速度衰减信号，通过快速傅里叶变换，得到该方向的初始自振频 率和系统阻尼，时域指的是加速度信号在时间坐标轴上表示。
[0048] 本发明的有益效果是：本发明可以对模型施加双向的循环荷载，如果将装置安装 在一定的坡度上，还可对模型施加三维荷载；本装置能轻易达到风机模型试验所需的低频 振动；使用本发明对风机支撑结构动力特性的变化进行研究时，无需像普通激振器一样每 次测试自振频率前都要断开激振器连接，造成不必要的麻烦甚至土体扰动，因此本发明在 特定试验领域优于激振器。
【附图说明】
[0049] 图1是单质点进行圆周运动时的受力图。
[0050] 图2是本发明的原理图。
[0051] 图3a是本发明使用1:2齿数的大小冠齿轮产生的xy方向循环荷载路径图。
[0052]图3b是本发明使用1:4齿数的大小冠齿轮产生的xy方向循环荷载路径图。
[0053]图3c是本发明使用2:3齿数的大小冠齿轮产生的xy方向循环荷载路径图。
[0054]图3d是本发明使用1:3齿数的大小冠齿轮产生的xy方向循环荷载路径图。
[0055] 图4a是本发明的多向循环加载装置一个方向的立体图。
[0056] 图4b是本发明的多向循环加载装置另一个方向的立体图。
[0057] 图5是本发明的多向循环加载装置的正视图。
[0058] 图6是本发明的多向循环加载装置的左视图。
[0059] 图7是本发明的多向循环加载装置的俯视图。
[0060] 图8是图5的A-A剖视图。
[0061] 图9是本发明的多向循环加载装置的底座传动轴示意图。
[0062] 图10是本发明的多向循环加载装置在海上风机模型上的安装示意图。
【具体实施方式】
[0063] 实施例1，多向循环加载装置，参照附图4a_10。
[0064] 本发明的多向循环加载装置包括框架5,框架5设置在基座6上，框架5内安装有 齿轮副2,齿轮副2为两对，分别处于不同的水平面上，齿轮副2包括两个相互咬合的施力齿 轮21，两个施力齿轮21的上表面各自设有多个沿其周向均布的开孔22,施力齿轮21上设 有质量块1，质量块1通过安装杆11固定安装在开孔22内，两个施力齿轮21上的质量块1 对称设置，质量块1能够随其所在的施力齿轮21的转动而转动，开孔22的中心到其所在的 施力齿轮中心的距离即为质量块1的转动半径，质量块1的转动半径小于其所在的施力齿 轮21的半径，在本实施例中，取转动半径r= 3cm，同一层的施力齿轮21上的质量块1的质 量相同。
[0065] 两个施力齿轮21分别通过各自的转轴3安装在框架5上，转轴3竖直设置，其中， 主动施力齿轮所在的转轴为主动轴，从动施力齿轮所在的转轴为从动轴，框架1内还设有 动力装置，动力装置采用电机4,电机4连接至稳压电源并由其提供能源，电机4通过传动机 构连接至两个齿轮副的主动轴，从而带动齿轮副转动。
[0066] 传动机构包括蜗杆10、传动轴12、传动齿轮7和冠齿轮，冠齿轮包括大冠齿轮9和 小冠齿轮8,蜗杆10与连接至电机4的输出轴，电机4的动力通过蜗杆10输出，蜗杆10与 传动轴12相互配合进行传动，传动轴12垂直于蜗杆10设置，蜗杆10与传动轴12的配合 部位位于传动轴12的中部，这样，通过蜗杆的设计，将电机4的动力输出方向发生改变，并 且由单一方向的输出，改为双向同时输出，优化了整个装置内部结构的空间布局。
[0067] 传动齿轮7为两个，分别连接在传动轴12的两端，并能随传动轴12的转动而转 动，大冠齿轮9和小冠齿轮8分别与两端的传动齿轮7啮合配合，小冠齿轮8连接在位于上 部的齿轮副的主动轴下端，大冠齿轮9连接在位于下部的齿轮副的主动轴下端，大冠齿轮9 和小冠齿轮8与其所连接的齿轮副的主动轴同步转动，从而将电机4的动力传递至齿轮副。
[0068] 大冠齿轮9和小冠齿轮8的齿数不同，不同齿数的冠齿轮满足了两组系统不同转 速的要求，大冠齿轮9的齿数多于小冠齿轮8,小冠齿轮8的齿数恒定采用12齿，大冠齿轮 9的齿数可以根据试验需要的转速比进行配置，常见的大冠齿轮9采用48齿、36齿、24齿或 18齿，在本实施例中，大冠齿轮9采用24齿，此时大小冠齿轮的转速比为1 :2,为了确保两 个齿轮副的同步转动，可以根据冠齿轮的齿数适当调节传动齿轮7在传动轴12上的位置， 为了配合这一功能，传动轴12上可以设置齿轮调节盘13。
[0069] 在进行试验时，将本发明的装置安装在海上风机模型顶端，海上风机模型的下部 通过模型塔架14与模型基础15连接，模型塔架顶部设置加速度传感器16,模型基础15被 压入试验砂土 17中，加速度传感器16及其配套设备用于精确测量加载时海上风机模型的 运动状态以及加载频率。
[0070] 试验开始前，首先进行相应参数的估算，进行试验前，将加载装置固定在风机模型 顶端，加上常用的质量块，校核输出电压U与风机振动频率之间的关系，进而得出输出电压 与加载频率f的关系，作出f-U图并拟合成公式，可以为后续试验估算输出电压。
[0071] 安装完成后如图10所示，ΜρM2、113分别代表风机的基础、塔架和顶部质量（顶部 叶轮和机舱质量简化为质量块M3)。这三个质量的大小、包括风机模型的几何尺寸、加载高 度、加载幅值、加载频率等参数都可以根据相似性原则确定。
[0072] 试验准备工作完成后，可根据试验需要进行多次加载，并记录分析。
[0073] 实施例2,用于海上风机支撑结构振动试验的多向循环加载方法。
[0074] 本实施例的加载方法，采用实施例1的多向循环加载装置。
[0075] 本发明的荷载施加形式有多种，总体可分为单向荷载和耦合荷载。
[0076] 单独施加X或y方向的单向加载
[0077] 由于施加单方向荷载时，可对设备进行旋转改变荷载方向，因此只需要使用上层 齿轮上的质量块加载即可，此时可以将下层齿轮上的质量块卸去，质量均匀且轻质的齿轮 旋转不会产生另一个方向的荷载。
[0078] 根据试验的风机相似理论，可计算出所需荷载峰值大小FY_和频率f，以及循环次 数η。然后利用所需频率f和荷载峰值FY_，结合公式FY_= 2mrco2,计算齿轮质量块的质量
利用f-υ关系式获得所需恒定电压大小U，并计算每段加载时间 ， fo
[0079] x、y方向的親合加载（x、y加载周期、幅值、次数等如何调节）
[0080] 本发明的多方向循环加载也非常便捷。按照试验特点选择合适的冠齿轮大小（以 24齿为例），将齿轮与传动轴咬合。
[0081] 同样地，首先，根据试验特点确定所需的荷载