【慧聰教育網】離心一振動復合下離心機結構振動測試與分析

    李春枝，黎啟勝，牛寶良

    （中國工程物理研究院結構力學研究所四川綿陽919信箱402分箱621900）

    摘要:針對某土工復合離心機激振系統工作狀態下，對離心機機臂、吊籃連接底板、地基進行了振動響應測試，通過實測數據得到了機臂、吊籃底板的加速度響應及傳遞特性。結果表明，在離心機進行離心一振動復合功能工作時，對吊籃底板的振動影響較大，沿切向的傳遞比小于垂向傳遞比。它對今后類似復雜系統設計具有積極的參考與借鑒作用。

    關鍵詞:土工離心機;振動測試;激振系統

    中圖分類號:TU4巧文獻標識碼:A

    土工復合離心機是研究巖土工程的重要手段，它通過采用高速旋轉增加模型重力的方法，使模型土體產生與原型相同的自重應力，從而達到地震模擬的目的[l]。近年來外開展了許多關于土工復合離心機的研制和建造工作，其中振動臺系統的安裝設計非常關鍵。目前比較常用的安裝方式是將振動臺系統通過連接底板安放在離心機吊籃內I2]。

    圣地亞國家實驗室曾對壓電式激振器在離心力場中的振動離心機工作能力和局限性進行了試驗研究[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并給出了設計和試驗結果，但對離心一振動復合下的離心機結構響應特性分析過于簡單。鑒于機械連接結構處的剛度和阻尼的復雜性，目前理論上很難給出激振系統工作時對離心機主機產生的禍合響應的具體數據，且外文獻資料報道也很少。因此針對離心機液壓激振系統工作狀態下，詳細闡述了離心機機臂、吊籃連接底板和地基等振動響應測試情況。通過多組實測數據具體分析機臂、吊籃等裝置的振動響應情況和傳遞規律，為修改離心一振動系統的理論模型提供了分析依據。

    1液壓振動系統組成

    液壓振動系統主要由底座、作動系統、滑臺、振動控制系統和動力油源系統等組成。振動控制系統的信號經過變換后與反饋信號比較，由運算器處理后輸入伺服控制系統。伺服閥將此信號進行功率放大并驅動液壓作動系統，從而完成電信號到液壓驅動力的轉換并推動滑臺帶動負載振動。離心機機臂吊籃的三維示意見圖1。

    2離心機結構振動響應測試

    液壓振動臺通過安裝連接底板固定在離心機吊籃內，見圖1。考慮到離心機的穩定性，通常液壓振動臺的振動方向沿圖中的z方向振動，為垂臂安裝方式。在高速旋轉的離心場作用下，激振系統開始工作，這將使離心機主機受到沿切向（Y）和垂向（Z）方向的作用力，由于離心機結構連接位置處的剛度和阻尼不同，因而會產生不同的禍合響應。在垂臂安裝情況下，液壓臺的激振方向為z方向，它將導致離心機臂上下擺動，同時會影響吊籃連接裝置的振動特性141。下面通過試驗具體分析在離心一振動復合狀態工作時離心機機臂和吊籃裝置等的振動響應特性。

    2.1試驗項目

    為了研究振動試驗系統工作狀態下對離心機結構振動響應的影響情況，對離心機結構振動響應測試主要包括以下內容:兩個地展波，三個正弦拍波。負載是裝滿土的模型箱，總重300kg，離心加速度509;三個正弦拍波頻率分別是20HZ、80Hz、200HZ。

    2.2試驗設備及測t不確定度分析

    試驗設備包括有離心一振動試驗系統，DaCtron數據采集與分析系統，kistler多通道信號調節儀以及加速度傳感器。