地震模擬振動臺系統是一個復雜的裝置,主要由振動臺臺面、液壓驅動和動力系統、測試和分析系統、控制系統組成。
圖:地震模擬振動臺系統的工作原理示意圖
振動臺臺面的無限制的運動形式是六自由度的運動形式,即平動的三個自由度運動形式:沿x向的橫向運動(x向)、沿y向的縱向運動(y向)和沿z向的垂直運動(z向);和旋轉的三個自由度運動形式:繞x軸的轉動(Roll)、繞y軸的轉動(Pitch)以及繞z軸的轉動(Yaw)。一般是由不同的作動器(水平作動器和垂直作動器)來控制其運動的六自由度振動,如下圖所示。
工作原理圖
振動臺臺面具有一定的厚度和剛度,截面形式可以是圓形和矩形,截面尺寸根據試驗的需求來確定。為了使振動臺很好的模擬地震底面運動,通常需要安裝多個作動器來協調推動振動臺運動。
推力是由振動臺和試件的質量之和與振動加速度共同決定的。地震模擬振動臺主要采用模擬控制反和數字計算機控制。
模擬控制是將地震地面運動的位移反饋到作動器的驅動中,地震記錄的數據主要是地震的加速度,此時,我們可以對加速度分別進行一次積分和兩次積分來得到速度和位移,然后將它們輸入到計算機,轉化為按地震地面運動的形式驅動振動臺運動的控制信號,從而實現地震地面運動的模擬。
帶說一句,作為我國僅有的以防災減災高等教育為主的本科院校,防災科技學院于2013年建成地震模擬振動臺并投入使用。此模擬振動臺可用來探討各類結構地震破壞過程、檢驗新的抗震結構或抗震裝置的有效性、發展更有效地結構分析方法等。
可以培養在校學生的地震直觀感知,模型結構設計、建造等綜合能力。使學生更好地掌握結構地震破壞機理、結構正確抗震方法以及抗震新裝置的效能評價方法。
本文由高精度雙向地震模擬振動臺廠家收集整理自北京地震局,僅供學習和參考!
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