RU1805412C - Способ моделировани сейсмического воздействи на конструкцию - Google Patents

Abstract

Использование: динамические испытани , моделирование сейсмических воздействий . Сущность изобретени : осуществл ют установку и закрепление конструкции на сейсмоплатформе и колебание последней по закону поочередного соответстви  акселерограммам , выбранным из заданной их совокупности с близкими спектральными плотност ми, Предварительно определ ют АЧХ и ФЧХ испытуемой конструкции в контролируемой точке, Измен ют фазы гармонических составл ющих ускорени  динамического испытательного сигнала в частотном диапазоне, соответствующем ре- зонансам испытуемой конструкции, согласно приводимой формуле. Задают этот сигнал .сейсмоплатформе, причем необходимую величину ускорени  в контролируемой точке обеспечивают посредством увеличени  или уменьшени  частотного диапазона коррекции. 1 ил, to

Description

Изобретение относитс  к технике динамических испытаний конструкций, а именно к способам моделировани  сейсмических воздействий и может быть использовано при испытании конструкций на сейсмостойкость .

Цель изобретени  - повышение точности и сокращение продолжительности испытаний .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе моделировани  сейсмического воздействи  на. конструкцию, включающем ее установку и закрепление на сейсмоплатформе и колебание последней по закону поочередного соответстви  акселерограммам, выбранным из заданной их совокупности с

близкими спектральными плотност ми, согласно изобретению, предварительно определ ют амплитудно-частотную и фазочастотную -характеристику испытуемой конструкции в контролируемой точке, измен ют фазы гармонических составл ющих ускорени  дужамического испытательного сигнала в частотном диапазоне, соответствующем резонансам испытуемой конструкции согласно формуле

$ $ + C()(afcti ,

Лу

где ф к - значение К-й гармоники сигнала Х(1)при С(од)1,

(/} к - значение фазы К-той гармоники сигнала X(t) при С(ш К)0,

00

ел

-N

«ь

ю

C(WK) - коэффициент коррекции,

С(шк) О,

оЖ - кругова  частота, соответствуюа  К-й гармонике сигнала X(t),

ti - момент времени, соответствующий аксимальной величине сигнала X(t)

р к - значение фазы на частоте UJK пеедаточной функции в контролируемой очке испытуемой конструкции,

после чего задают этот сигнал платфоре , причем необходимую величину ускореи  в контролируемой точке обеспечивают посредством увеличени  или уменьшени  астотного диапазона коррекции.

На чертеже дана блок-схема установки л  реализации способа.

На сейсмоплатформе 1 устанавливают и жестко закрепл ют испытуемую конструкцию 2 (инвертор). Генератором 3 на толка- . ель 4 подают управл емый сигнал дл  создани  гармонической нагрузки в задан- ном расчетном режиме, Сигнал с датчика 5 через усилитель 6 передаетс  на ЭВМ 7 дл  определени  амплитудно-частотной и фазо- частотной характеристик. На основании расчетной акселерограммы и определенных АЧХ и ФЧХ ЭВМ 7 формирует корректированный сигнал. После этого скорректированный сигнал с ЭВМ 7 через усилитель 8 подают на толкатель 4.

Конкретный пример осуществлени  за вл емого способа. ,

Дл  поведени  исследований сейсмостойкости оборудовани  по описанному способу был вз т инвертор 2 (ПТС), преобразующий посто нное напр жение в стабилизированное переменное. Вход ПТС подключен к аккумул торной батарее, а выход - к питаемой нагрузке. Инвертор  вл етс  составной частью агрегата бесперебойного питани  (АБП).

Наиболее у звимым .узлом инвертора, с точки зрени  сейсмостойкости,  вл етс  блок управлени  (БУ), При 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 фазо- частотна  (ФЧХ) характеристики ПТС 2 в точке креплени  БУ к несущему каркасу.

При определении сейсмостойкости ПТС

2 сейсмоплатформе 1 с закрепленным на ней ПТС 2 з качестве динамической нагрузки было задано движение, соответствующеесинтезированному сейсмическому сигналу x(t).

0

5

0

Расчетным путем при воздействии на БУ заданным сигналом была определена реакци  в виде функции ускорени  y(t).

Управл ющий платформой 1 электрический сигнал xb(t), соответствующий сигналу x(t) и ускорение движени  платформы xn(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 y(t) определим распределение веро тности максимальных амплитуд в заданном доверительном интервале веро тности. .

.При веро тности ,99 максимальна  величина реакции оборудовани  на случайные сигналы, имеющие амплитудные и спектральные характеристики сигнала x(t), не превысит значени  ,0 м/с2.

Таким образом, дл  определени  сейсмостойкости ПТС 2 необходимо в сигнале x(t) скорректировать фазочастотную характеристику так, чтобы максимальна  величина реакции блока БУ была не меньше 40 м/с2, что позволит снизить жесткость испытаний и сделать достаточно уверенный вывод о сейсмостойкости издели ..

Формирование сейсмического сигнала , на действие которого испытуема  конструкци  2, с учетом ее АЧХ и ФЧХ,- реагировала с заданным максимальным ускорением осуществл етс  следующим образом. В процессе формировани  такого скорректированного сейсмического сигнала была установлена взаимосв зь между величиной коэффициента коррекции c(f) в задан ном диапазоне частот синтезированного сейсмического сигнала и максимальной амплитудой ускорени  реакции конструкции 2.

Первоначально частотный диапазон коррекции был выбран исход  их АЧХ ПТС 2 и корректировалс  в диапазоне частот от 6,5 до 7,7 Гц и от 15,2 до 17,3 Гц порознь и одновременно.

Наиболее интенсивно и с наименьшими искажени ми исходного сейсмического сигнала x(tj коррекци  происходит при из- менении c(f) от 0 до 0,4 в частотном диапазоне , равном приблизительно 0,7 Кру, где 0 кру - коэффициент динамичности конструк- ции на резонансной частоте. Это означает, что коррекцию сигнала следует проводить в частотном диапазоне, где наблюдаютс  ре- зонансы.

Однако, чтобы повысить эффективность формировани  необходимого сигнала, час- тотн.ый диапазон коррекции было прин то определ ть исход  из частотного диапазона спектральной плотности S0(f) реакции y(t) испытуемой конструкции на сейсмический

5

0

5

0

5

5

сигнал x(t). Причем частотные диапазоны коррекции выбирались из услови  максимумов о функции спектральной плотности S°(f), так как

S°(f)IHOu)l2Sb(f),

где Sb(f)- спектральна  плотность сейсмического сигнала.

Поэтому были проведены расчеты с целью формировани  корректированного сейсмического сигнала, с учетом максимальных величин спектральной плотно сти5°(т).

Дл  одного и того же коэффициента кор- рекции в одном и том же частотном диапазоне , например, при C(f)0,6 и C(f)0,0 Гц,

. (f)

maxi

i Arx

где А Лтах - максимальна  реакци  издели  при корректировке по параметрам АЧХ, - максимальна  реакци  при корректировке 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- левого массива,, был преобразован в аналогичный электрический сигнал. Этот электрический сигнал был записан на магнитограф типа 7003, после чего подан на управление сейсмоплатформой, на основании которой был закреплен ПТС,

Применение предложенного способа моделировани  сейсмического воздействи  на конструкцию позвол ет повысить точность и в 2-3 раза сократить продолжитель- ность испытаний.

5

0

5

0

5

0 5

0

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ моделировани .сейсмического воздействи  на конструкцию, включающий установку и закрепление исследуемой конструкции на сейсмоплатформе и возбуждение колебаний динамическим испытательным сигналом, соответствующим эталонной акселерограмме с заданными длительностью и спектральной плотностью, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности и сокращени  продолжительности испытаний, предварительно определ ют амплитудно-частотную и фазочастотнуюхарактеристики ис- пытуемой конструкции в контролируемой , точке, формируют динамический испытательный сигнал с измененными фазами гармонических составл ющих ускорени  в частотном диапазоне, соответствующем ре- зонансам испытуемой конструкции согласно формуле

   $$ f$ + C()(VoKti ),

   где . - значение фазы К-и гармонии сигнала X(t) при С()1.

   (. - значение фазы К-й гармоники сигнала X(t) при С(сок)0; С(а)к) коэффициент коррекции 1 С(шк) 0;

   од - кругова  частота, соответствующа  К-й гармонике сигнала X(t);

   ti - момент времени, соответствующий максимальной величине сигнала X(t);

   уэнк - значение фазы на частоте передаточной функции в корректируемой точке испытуемой конструкции, причем ширина частотного диапазона определ етс  по соответствию величины ускорени  в контролируемой точке заданному уровню спектральной плотности.

   П D П

   2

   э&м