【慧聰教育網(wǎng)】離心一振動(dòng)復(fù)合下離心機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)試與分析

    李春枝，黎啟勝，牛寶良

    （中國工程物理研究院結(jié)構(gòu)力學(xué)研究所四川綿陽919信箱402分箱621900）

    摘要:針對(duì)某土工復(fù)合離心機(jī)激振系統(tǒng)工作狀態(tài)下，對(duì)離心機(jī)機(jī)臂、吊籃連接底板、地基進(jìn)行了振動(dòng)響應(yīng)測(cè)試，通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得到了機(jī)臂、吊籃底板的加速度響應(yīng)及傳遞特性。結(jié)果表明，在離心機(jī)進(jìn)行離心一振動(dòng)復(fù)合功能工作時(shí)，對(duì)吊籃底板的振動(dòng)影響較大，沿切向的傳遞比小于垂向傳遞比。它對(duì)今后類似復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有積極的參考與借鑒作用。

    關(guān)鍵詞:土工離心機(jī);振動(dòng)測(cè)試;激振系統(tǒng)

    中圖分類號(hào):TU4巧文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

    土工復(fù)合離心機(jī)是研究巖土工程的重要手段，它通過采用高速旋轉(zhuǎn)增加模型重力的方法，使模型土體產(chǎn)生與原型相同的自重應(yīng)力，從而達(dá)到地震模擬的目的[l]。近年來外開展了許多關(guān)于土工復(fù)合離心機(jī)的研制和建造工作，其中振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)的安裝設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。目前比較常用的安裝方式是將振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)通過連接底板安放在離心機(jī)吊籃內(nèi)I2]。

    圣地亞國家實(shí)驗(yàn)室曾對(duì)壓電式激振器在離心力場(chǎng)中的振動(dòng)離心機(jī)工作能力和局限性進(jìn)行了試驗(yàn)研究[3]。通過采用不同重量的試件以及不同位移或頻率段的激振方式完成試驗(yàn)并給出了設(shè)計(jì)和試驗(yàn)結(jié)果，但對(duì)離心一振動(dòng)復(fù)合下的離心機(jī)結(jié)構(gòu)響應(yīng)特性分析過于簡(jiǎn)單。鑒于機(jī)械連接結(jié)構(gòu)處的剛度和阻尼的復(fù)雜性，目前理論上很難給出激振系統(tǒng)工作時(shí)對(duì)離心機(jī)主機(jī)產(chǎn)生的禍合響應(yīng)的具體數(shù)據(jù)，且外文獻(xiàn)資料報(bào)道也很少。因此針對(duì)離心機(jī)液壓激振系統(tǒng)工作狀態(tài)下，詳細(xì)闡述了離心機(jī)機(jī)臂、吊籃連接底板和地基等振動(dòng)響應(yīng)測(cè)試情況。通過多組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)具體分析機(jī)臂、吊籃等裝置的振動(dòng)響應(yīng)情況和傳遞規(guī)律，為修改離心一振動(dòng)系統(tǒng)的理論模型提供了分析依據(jù)。

    1液壓振動(dòng)系統(tǒng)組成

    液壓振動(dòng)系統(tǒng)主要由底座、作動(dòng)系統(tǒng)、滑臺(tái)、振動(dòng)控制系統(tǒng)和動(dòng)力油源系統(tǒng)等組成。振動(dòng)控制系統(tǒng)的信號(hào)經(jīng)過變換后與反饋信號(hào)比較，由運(yùn)算器處理后輸入伺服控制系統(tǒng)。伺服閥將此信號(hào)進(jìn)行功率放大并驅(qū)動(dòng)液壓作動(dòng)系統(tǒng)，從而完成電信號(hào)到液壓驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)換并推動(dòng)滑臺(tái)帶動(dòng)負(fù)載振動(dòng)。離心機(jī)機(jī)臂吊籃的三維示意見圖1。

    2離心機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)測(cè)試

    液壓振動(dòng)臺(tái)通過安裝連接底板固定在離心機(jī)吊籃內(nèi)，見圖1。考慮到離心機(jī)的穩(wěn)定性，通常液壓振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)方向沿圖中的z方向振動(dòng)，為垂臂安裝方式。在高速旋轉(zhuǎn)的離心場(chǎng)作用下，激振系統(tǒng)開始工作，這將使離心機(jī)主機(jī)受到沿切向（Y）和垂向（Z）方向的作用力，由于離心機(jī)結(jié)構(gòu)連接位置處的剛度和阻尼不同，因而會(huì)產(chǎn)生不同的禍合響應(yīng)。在垂臂安裝情況下，液壓臺(tái)的激振方向?yàn)閦方向，它將導(dǎo)致離心機(jī)臂上下擺動(dòng)，同時(shí)會(huì)影響吊籃連接裝置的振動(dòng)特性141。下面通過試驗(yàn)具體分析在離心一振動(dòng)復(fù)合狀態(tài)工作時(shí)離心機(jī)機(jī)臂和吊籃裝置等的振動(dòng)響應(yīng)特性。

    2.1試驗(yàn)項(xiàng)目

    為了研究振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)工作狀態(tài)下對(duì)離心機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的影響情況，對(duì)離心機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)測(cè)試主要包括以下內(nèi)容:兩個(gè)地展波，三個(gè)正弦拍波。負(fù)載是裝滿土的模型箱，總重300kg，離心加速度509;三個(gè)正弦拍波頻率分別是20HZ、80Hz、200HZ。

    2.2試驗(yàn)設(shè)備及測(cè)t不確定度分析

    試驗(yàn)設(shè)備包括有離心一振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，DaCtron數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，kistler多通道信號(hào)調(diào)節(jié)儀以及加速度傳感器。