【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(guó)工程物理研究院結(jié)構(gòu)力學(xué)研究所四川綿陽(yáng)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(guò)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(lèi)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(lèi)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(guò)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(lái)外開(kāi)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(guò)連接底板安放在離心機(jī)吊籃內(nèi)I2]。

    圣地亞國(guó)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(jiàn)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(guò)安裝連接底板固定在離心機(jī)吊籃內(nèi)，見(jiàn)圖1?？紤]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(kāi)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(guò)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。