Способ моделирования сейсмического воздействия на конструкцию

Способ моделирования сейсмического воздействия на конструкцию

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: динамические испытания , моделирование сейсмических воздействий . Сущность изобретения: осуществляют установку и закрепление конструкции на сейсмоплатформе и колебание последней по закону поочередного соответствия акселерограммам , выбранным из заданной их совокупности с близкими спектральными плотностями, Предварительно определяют АЧХ и ФЧХ испытуемой конструкции в контролируемой точке, Изменяют фазы гармонических составляющих ускорения динамического испытательного сигнала в частотном диапазоне, соответствующем резонансам испытуемой конструкции, согласно приводимой формуле. Задают этот сигнал .сейсмоплатформе, причем необходимую величину ускорения в контролируемой точке обеспечивают посредством увеличения или уменьшения частотного диапазона коррекции. 1 ил, to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (э1)5 зG 01 Ч 1/00

ГОСУДАРСТВЕЙ-ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4678932/25 (22) 13.04.89 (46) 30.03,93, Бюл. hb 12 (71) Московское научно-исследовательское и проектно-конструкторское отделение Âñåсоюзного государственного научно-исследовательского, проектно-конструкторского и изыскательского института "Атомэнергопроект" (72) В,В.Пискарев и Ю.К,Амбриашвили (56) Авторское свидетельство СССР

N 940097, кл. G 01 V 1/00, 1980.

Сейсмоплатформы для экспериментальных исследований в области сейсмостойкости. Обзорная информация. Строительство и архитектура, вып. 4, М„1980, (54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИЮ (57) Использование: динамические испытания, моделирование сейсмических воздейстИзобретение относится к технике динамических испытаний конструкций, а именно к способам моделирования сейсмических воздействий и может быть использовано при испытании конструкций на сейсмостойкость, Цель изобретения —. повышение точности и сокращение продолжительности испытаний.

Указанная цель достигается тем, что в способе моделирования сейсмического воздействия на конструкцию, включающем ее установку и закрепление на сейсмоплатформе и колебание последней по закону поочередного соответствия акселерограммам, . выбранным из заданной их совокупности с

„„ „„1895412 А1 вий. Сущность изобретения: осуществляют установку и закрепление конструкции на сейсмоплатформе и колебание последней по закону поочередного соответствия акселерограммам, выбранным иэ заданной их совокупности с близкими спектральными плотностями, Предварительно определяют АЧХ и ФЧХ испытуемой конструкции в контролируемой точке, Изменяют фазы гармонических составляющих ускорения динамического испытательного сигнала в частотном диапазоне, соответствующем резонансам испытуемой конструкции, согласно приводимой формуле. Задают этот сигнал .сейсмоплатформе, причем необходимую величину ускорения в контролируемой точке обеспечивают посредством увеличения или уменьшения частотногодиапаэона коррекции, 1 ил, близкими спектральными плотностями, согласно изобретению, предварительно определяют амплитудно-частотную и фаэочастотную характеристику испытуемой конструкции в контролируемой точке, изменяют фазы гармонических составляющих ускорения динамического испытательного сигнала в частотном диапазоне, соответствующем резонансам испытуемой конструкции согласно формуле ф = ф + c(co<)(o yti — p(— <ф ), где р y, — значение К-й гармоники сигнала

X(t) при С(вк1=1, p v, — значение фазы К-той гармоники х сигнала X(t) при C(u) К)=0, 1805412

С(вк) — коэффициент коррекции, 1 о Ñ(âê) 0, вК вЂ” круговая частота, соответствующая К-й гармонике сигнала X(t), 1 — момент времени, соответствующий максимальной величине сигнала Х(т) г> к — значение фазы на частоте вк пе, Н редаточной функции в контролируемой точке испытуемой конструкции, после чего задают этот сигнал платформе, причем необходимую величину ускорения в контролируемой тачке обеспечивают посредством увеличения или уменьшения частотного диапазона коррекции.

На чертеже дана блок-схема установки для реализации способа.

На сейсмоплатформе 1 устанавливают . и жестко закрепляют испытуемую конструкцию 2 (инвертор). Генератором 3 на толка- . тель 4 подают управляемый сигнал для 20 создания гармонической нагрузки в заданном расчетном режиме, Сигнал с датчика 5 через усилитель 6 передается на ЭВМ 7 для определения амплитудно-частотной и фазачастотной характеристик. На основании 25 расчетной акселераграммы и определенных

АЧХ и Ф -(Х ЭВМ 7 формирует карректированный сигнал. После этага скорректиро- ванный сигнал с ЭВМ 7 через усилитель 8 подают на толкатель 4. 30

Конкретный пример осуществления заявляемого способа.

Для поведения исследований сейсмостойкости оборудования па описанному способу был взят инвертар 2 (ПТС), преобразующий постоянное напря>кение в стабилизированное переменное. Вход ПТС подключен к аккумуляторной батарее, а выход — к питаемаи нагрузке. Инвертар является составной частью агрегата бесперебайнага питания (АБП).

Наиболее уязвимым. узлом инвертора, с . точки зрения сейсмостойкости, является блок управления (БУ), Г1ри испытании БУ на гармонические нагрузки, эквивалентные сейсмическим, было отмечено раскрытие фиксаторов разъемов и, в дальнейшем, обрыв электрических цепей, Экспериментальным путем были определены амплитудно-частотные (АЧХ) и фазочастотная (ФЧХ) характеристики ПТС 2 в точке крепления БУ к несущему каркасу, При определении сейсмасто(1кости ПТС

2 сейсмаплатформе 1 с закрепленным на ней ПТС 2 з качестве динамической нагрузки было задано движение, соответствующее синтезированному сейсмическому сигналу х(т).

Расчетным путем при воздействии на

BY заданным сигналом была определена реакция в виде функции ускорения y(t).

Управляющий платформой 1 электрический сигнал х (t), соответствующий сигналу х(т) и ускорение движения платформы х"(t) достаточно близки по внешнему виду, так как среднеквадратичное отклонение между ними д =0,18. Численным способом с использованием ЭВМ 7 и при допущении о стационарности отклика у() определим распределение вероятности максимальных амплитуд в заданном доверительном интервале вероятности,,При вероятности. Р=0,99 максимальная величина реакции оборудования на случайные сигналы, имеющие амплитудные и спектральные характеристики сигнала x(t), не превысит значения Amex--40,0 м/с . г.

Таким образом, для определения сейсмостойкости ПТС 2 необходимо в сигнале х(т) скорректировать фазочастотную характеристику так, чтобы максимальная величина реакции блока БУ была не меньше 40 м/сг, что позволит снизить жесткость испытаний и сделать достаточно уверенный вывод о сейсмостойкости изделия.

Формирование сейсмического сигнала, на действие которого испытуемая конструкция 2, с учетом ее АЧХ и ФЧХ, реагировала с заданным максимальным ускорением осуществляется следующим образом. В процессе формирования такого скорректированного сейсмического сигнала была установлена взаимосвязь между величиной коэффициента коррекции c(f) в заданном диапазоне частот синтезированного сейсмического сигнала и максимальной амплитудой ускорения реакции конструкции 2.

Первоначально частотный диапазон коррекции был выбран исходя их АЧХ ПТС

2 и корректировался в диапазоне частот от

6,5 до 7,7 Гц и ат 15,2 до 17,3 Гц порознь и одновременно.

Наиболее интенсивно и с наименьшими искажениями исходного сейсмического сигнала х(т коррекция происходит при из- менении c(f) от 0 до 0,4 в частотном диапазоне, равном приблизительно 0,7 КРу, где

КРу — коэффициент динамичности конструк. ции на резонансной частоте. Это означает, что коррекцию сигнала следует проводить в частотном диапазоне, где наблюдаются резонансы.

Однако, чтобы повысить эффективность формирования необходимого сигнала, частотный диапазон коррекции было принято определять исходя из частотного диапазона.спектральной плотности So(fj реакции y(t) испытуемой конструкции на сейсмический

1805412 сигнал x(t). Причем частотные диапазоны коррекции выбирались из условия максимумов в функции .спектральной плотности

So(f), так как

S (f)=tH{j й))(S (f), где S (f) — спектральная плотность сейсмиЬ ческого сигнала, Поэтому были проведены расчеты с целью формирования корректированного сейсмического сигнала, с учетом максимальных величин спектральной плотносТН SО(), Для одного и тогоже коэффициента коррекции в одном и том же частотном диапазоне, например, при C(f)=0,6 и C(f)=Oß Гц, А max

Arx $о(0 где А вах — максимальная реакция издеАгх лия при корректировке по параметрам АЧХ, А "п х — максимальная реакция при кор$о(0 ректировке по параметрам.

Расчетным путем был сформирован . сейсмический сигнал, полученный за счет корректировки исходного сейсмического сигнала x(t) в частотном диапазоне 6,1-6,9

Гц и C(f)=0,6.

Сигнал x(t), представленный в виде чис. лового массива, был преобразован в аналогичный электрический сигнал. Этот электрический сигнал был записан на магнитографтипа7003, послечего подан на управление сейсмоплатформой, на основании которой был закреплен ПТС, Применение предложенного способа моделирования сейсмического воздействия на конСтрукцию позволяет повысить точность и в 2-3 раза сократить продолжительность испытаний.

Фо рмула изоб ретения

Способ моделирования сейсмического воздействия на конструкцию, включающий

5 установку и закрепление исследуемой конструкции на сейсмоплатформе и возбуждение колебаний динамическим испытательным сигналом, соответствующим эталонной акселерограмме с заданными длительностью и

10 спектральной плотностью, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с цель. о повышения точности и сокращения продолжительности испытаний, предварительно определяют амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики ис15 пытуемой конструкции в контролируемой. точке, формируют динамический испытательный сигнал с измененными фазами гармонических составляющих ускорения в частотном диапазоне, соответствующем ре20 зонансам испытуемой конструкции согласно формуле

A ф = p5 + С(ик)(Й)К11 ф ф), 25 лх где о к — значение фазы К-й гармонии сигнала X(t) при С(ик1=1, ушак — значение фазы К-й гармоники сигнала X(t) при С(вк1=0; . С(ак) — коэффициенткоррекции1 С(вк) О; а)к — круговая частота, соответствующая

К-й гармонике сигнала X(t);

t> — момент времени, соответствующий максимальной величине сигнала X(t);

35 р к з ачение фазы на частоте вк передаточной функции в корректируемой точке испытуемой конструкции, причем ширина частотного диапазона определяется по соответствию величины ускоре- . ния в контролируемой точке заданному уровню спектральной плотности.

1805412

Составитель В. Пискарев

Техред М. Морге итал Корректор М, Андрушенко

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 940 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж-35, РаушСкая наб„4/5