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离心一振动复合下离心机结构振动测试

日期:2010年12月19日 08:35

    土工复合离心机是研究岩土工程的重要手段,它通过采用高速旋转增加模型重力的方法,使模型土体产生与原型相同的自重应力,从而达到地震模拟的目的[l]。近年来国内外开展了许多关于土工复合离心机的研制和建造工作,其中振动台系统的安装设计非常关键。目前比较常用的安装方式是将振动台系统通过连接底板安放在离心机吊篮内I2]。

    圣地亚国家实验室曾对压电式激振器在离心力场中的振动离心机工作能力和局限性进行了试验研究[3]。通过采用不同重量的试件以及不同位移或频率段的激振方式完成试验并给出了设计和试验结果,但对离心一振动复合下的离心机结构响应特性分析过于简单。鉴于机械连接结构处的刚度和阻尼的复杂性,目前理论上很难给出激振系统工作时对离心机主机产生的祸合响应的具体数据,且国内外文献资料报道也很少。因此针对离心机液压激振系统工作状态下,详细阐述了离心机机臂、吊篮连接底板和地基等振动响应测试情况。通过多组实测数据具体分析机臂、吊篮等装置的振动响应情况和传递规律,为修改离心一振动系统的理论模型提供了分析依据。

    1液压振动系统组成

    液压振动系统主要由底座、作动系统、滑台、振动控制系统和动力油源系统等组成。振动控制系统的信号经过变换后与反馈信号比较,由运算器处理后输入伺服控制系统。伺服阀将此信号进行功率放大并驱动液压作动系统,从而完成电信号到液压驱动力的转换并推动滑台带动负载振动。离心机机臂吊篮的三维示意见图1。

    2离心机结构振动响应测试

    液压振动台通过安装连接底板固定在离心机吊篮内,见图1。考虑到离心机的稳定性,通常液压振动台的振动方向沿图中的z方向振动,为垂臂安装方式。在高速旋转的离心场作用下,激振系统开始工作,这将使离心机主机受到沿切向(Y)和垂向(Z)方向的作用力,由于离心机结构连接位置处的刚度和阻尼不同,因而会产生不同的祸合响应。在垂臂安装情况下,液压台的激振方向为z方向,它将导致离心机臂上下摆动,同时会影响吊篮连接装置的振动特性141。下面通过试验具体分析在离心一振动复合状态工作时离心机机臂和吊篮装置等的振动响应特性。

    2.1试验项目

    为了研究振动试验系统工作状态下对离心机结构振动响应的影响情况,对离心机结构振动响应测试主要包括以下内容:两个地展波,三个正弦拍波。

负载是装满土的模型箱,总重300kg,离心加速度509;三个正弦拍波频率分别是20HZ、80Hz、200HZ。
    2.2试验设备及测t不确定度分析

    试验设备包括有离心一振动试验系统,DaCtron数据采集与分析系统,kistler多通道信号调节仪以及加速度传感器。

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