專利名稱：一種連續(xù)空間多維地震波模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)空間多維地震波的模擬裝置。
背景技術(shù)：
模擬振動(dòng)裝置用來模擬現(xiàn)實(shí)中某種基礎(chǔ)振動(dòng)，為結(jié)構(gòu)(試件)提供與現(xiàn)實(shí)振動(dòng)相似的環(huán)境，以分析結(jié)構(gòu)的抗震能力。在實(shí)際工程中，很多細(xì)長結(jié)構(gòu)與支撐基礎(chǔ)是線接觸或者面接觸，有許多長大結(jié)構(gòu)(試件)如管道、多跨橋梁，其與支撐基礎(chǔ)均為線接觸或者面接觸。當(dāng)對這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震模擬試驗(yàn)時(shí)，由于現(xiàn)有模擬地震波的裝置均為離散的點(diǎn)激振，激振點(diǎn)的數(shù)量有限，且激振點(diǎn)直接與試件接觸，而連續(xù)試件上除這些點(diǎn)外的其他作用面(線)沒有激勵(lì)，從而只能對試件實(shí)現(xiàn)離散的點(diǎn)激振，不能有效地模擬地震波對試件的影響，導(dǎo)致模擬結(jié)果與實(shí)際情況不符，尤其不利于細(xì)長結(jié)構(gòu)的抗震分析，無法對細(xì)長結(jié)構(gòu)工程的抗震設(shè)計(jì)與施工提供可靠的試驗(yàn)依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)空間多維地震波模擬裝置，該裝置能實(shí)現(xiàn)空間多維地震波對試件尤其是細(xì)長結(jié)構(gòu)的面接觸型振動(dòng)，能更真實(shí)地模擬基礎(chǔ)作用平面振動(dòng)的空間波、時(shí)間波及其對試件的影響，從而為試件的抗震設(shè)計(jì)與施工提供可靠的試驗(yàn)依據(jù)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的第一種技術(shù)方案是，一種連續(xù)空間多維地震波模擬裝置，包括垂向激振器、橫向激振器和縱向激振器，且均與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連，其特征在于兩個(gè)垂向激振器、一個(gè)橫向激振器和一個(gè)支撐塊構(gòu)成一個(gè)垂向橫向單兀，垂向橫向單元為二個(gè)以上；每個(gè)垂向橫向激振單元中的垂向激振器經(jīng)球鉸連接于地面上，垂向激振器的作動(dòng)桿經(jīng)球鉸連接支撐塊；橫向激振器則經(jīng)球鉸連接于側(cè)墻上，其作動(dòng)桿的球鉸連接支撐塊的側(cè)面；所有的垂向橫向單元的支撐塊上表面均平鋪柔性的支撐墊，且支撐塊與支撐墊固定連接；縱向激振器經(jīng)球鉸連接于地面上，其作動(dòng)桿通過球鉸連接轉(zhuǎn)臂的橫桿，轉(zhuǎn)臂的豎桿又經(jīng)球鉸連接獨(dú)立支撐塊；該獨(dú)立支撐塊也與支撐墊固定連接；轉(zhuǎn)臂的支點(diǎn)鉸接在支座上，支座固定于地面上。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的第二種技術(shù)方案是，一種連續(xù)空間多維地震波模擬裝置，包括垂向激振器、橫向激振器和縱向激振器，且均與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連，其特征在于兩個(gè)垂向激振器、一個(gè)橫向激振器和一個(gè)支撐塊構(gòu)成一個(gè)垂向橫向單兀，垂向橫向單元為二個(gè)以上；每個(gè)垂向橫向激振單元中的垂向激振器固定于地面上，垂向激振器的作動(dòng)桿的上端部球鉸連接支撐桿下端，支撐桿的上端球鉸連接支撐塊；橫向激振器則固定于側(cè)墻上，其作動(dòng)桿的端部球鉸連接支撐桿的一端，支撐桿的另一端與支撐塊的側(cè)面球鉸連接；所有的垂向橫向單元的支撐塊上面平鋪柔性的支撐墊，且支撐塊與支撐墊固定連接;縱向激振器固定于地面上，其作動(dòng)桿通過球鉸連接支撐桿的下端，支撐桿的上端球鉸轉(zhuǎn)臂的橫桿，轉(zhuǎn)臂的豎桿球鉸連接獨(dú)立支撐塊；該獨(dú)立支撐塊也與支撐墊固定連接；轉(zhuǎn)臂的支點(diǎn)鉸接在支座上，支座固定于地面上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是一、本發(fā)明采用了垂向激振器底部和頂部通過球鉸分別連接于地面和支撐塊上的方式，或者通過支撐桿的兩端分別球鉸連接垂向激振器和支撐塊的方式，這樣兩種方式均形成了雙點(diǎn)球鉸連接方式。從而，當(dāng)垂向激振器激振、模擬垂向振動(dòng)波時(shí)，在垂向激振器既能帶動(dòng)支撐塊產(chǎn)生與垂向激振器一致的上下運(yùn)動(dòng)振動(dòng)，又能產(chǎn)生以兩個(gè)球鉸為支點(diǎn)的一定角度范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，同一單元的兩個(gè)垂向激振器的垂向振動(dòng)幅度、頻率不一致時(shí)，支撐塊還將產(chǎn)生受控的側(cè)滾振動(dòng)。相鄰單元的垂向激振器的垂向振動(dòng)幅度不一致，兩支撐塊之間則產(chǎn)生點(diǎn)頭振動(dòng)。因此，通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制各個(gè)垂向激振器按設(shè)定的空間波方式各自進(jìn)行相應(yīng)的垂向振動(dòng)時(shí)，所有的支撐塊將產(chǎn)生復(fù)雜的垂向側(cè)滾、點(diǎn)頭復(fù)合振動(dòng)。并且由于所有的支撐塊上固定連接有柔性的支撐片，由支撐片對各支撐塊的振動(dòng)進(jìn)行傳播和綜合，因此支撐片上將產(chǎn)生各點(diǎn)連續(xù)的均勻變化的復(fù)合垂向面振動(dòng)。二、由于橫向激振器也是通過雙點(diǎn)球鉸接方式與支撐塊橫向連接，并配合垂向激振器的雙點(diǎn)球鉸連接方式，使得橫向激振器激振時(shí)，支撐塊既能產(chǎn)生相互獨(dú)立的橫向振動(dòng)，也能同時(shí)產(chǎn)生垂向振動(dòng)及點(diǎn)頭、側(cè)滾振動(dòng)。并且,橫向振動(dòng)也通過柔性支撐片對各支撐塊的橫向振動(dòng)進(jìn)行傳播和綜合。三、由于縱向 激振器也是通過雙點(diǎn)球鉸接方式與轉(zhuǎn)臂相連，轉(zhuǎn)臂再與支撐塊連接，并配合垂向激振器及橫向激振器激振的雙點(diǎn)球鉸連接方式，支撐塊既能產(chǎn)生獨(dú)立的縱向振動(dòng)，也能同時(shí)產(chǎn)生橫向及垂向振動(dòng)、點(diǎn)頭、側(cè)滾振動(dòng)。縱向振動(dòng)也能通過柔性支撐片對各支撐塊的縱向振動(dòng)進(jìn)行傳播和綜合?？傊?，本發(fā)明裝置通過雙點(diǎn)球鉸連接方式，使得所有支撐塊均可以產(chǎn)生受控的橫向、垂向振動(dòng)及點(diǎn)頭、搖頭運(yùn)動(dòng)，也能產(chǎn)生縱向振動(dòng)，這些振動(dòng)均可獨(dú)立進(jìn)行也可同時(shí)進(jìn)行，所有支撐塊的復(fù)合運(yùn)動(dòng)再通過與支撐塊固定連接的柔性支撐片進(jìn)行傳遞，從而在柔性支撐片上形成連續(xù)的多維空間振動(dòng)的地震波。對置于柔性支撐片上的試件實(shí)現(xiàn)面接觸型的多維空間地震波波振動(dòng)。從而更真實(shí)地模擬出基礎(chǔ)作用平面地震波對試件的影響，為試件的抗震設(shè)計(jì)與施工提供可靠的試驗(yàn)依據(jù)。上述的垂向橫向單元縱向排列。垂向橫向單元縱向排列，使得本發(fā)明裝置的柔性支撐片為縱向的長片，尤其適用于細(xì)長結(jié)構(gòu)的試件的地震波模擬試驗(yàn)。上述的垂向激振器、橫向激振器和縱向激振器的作動(dòng)桿上均串接有力傳感器，力傳感器與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)電連接。由力傳感器檢測出激振器對試件的作用力的大小，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對激振器的閉環(huán)反饋控制，使模擬出的多維空間地震波的強(qiáng)度更準(zhǔn)確，也使結(jié)果分析更方便、可
O下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的右視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例ニ的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例ニ的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例ニ的右視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一圖1-3示出，本發(fā)明的ー種具體實(shí)施方式
為一種連續(xù)空間多維地震波模擬裝置，包括垂向激振器1、橫向激振器2和縱向激振器3，且均與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連。兩個(gè)垂向激振器1、ー個(gè)橫向激振器2和ー個(gè)支撐塊4構(gòu)成ー個(gè)垂向橫向單兀,垂向橫向單元為ニ個(gè)以上；每個(gè)垂向橫向激振單元中的垂向激振器I球鉸5連接于地面上，垂向激振器I的作動(dòng)桿的上端部球鉸5連接支撐塊4 ;橫向激振器2則球鉸5連接于側(cè)墻上，其作動(dòng)桿的端部球鉸連接支撐塊4的側(cè)面；所有的垂向橫向単元的支撐塊4上面平鋪柔性的支撐墊6，且支撐塊4與支撐墊6固定連接；

縱向激振器7球鉸5連接于地面上，其作動(dòng)桿通過球鉸5連接轉(zhuǎn)臂8的橫桿，轉(zhuǎn)臂8的豎桿球鉸連接獨(dú)立支撐塊4 ;該獨(dú)立支撐塊4也與支撐墊6固定連接；轉(zhuǎn)臂8的支點(diǎn)鉸接在支座9上，支座9固定于地面上。所有的垂向橫向單元均縱向排列。垂向激振器1、橫向激振器2和縱向激振器7的作動(dòng)桿上均串接有力傳感器10，力傳感器10與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)電連接。模擬試驗(yàn)時(shí)，試件11放置于支撐墊6上。實(shí)施例ニ圖4-6示出，本發(fā)明的另ー種具體實(shí)施方式
為，一種連續(xù)空間多維地震波模擬裝置，包括垂向激振器1、橫向激振器2和縱向激振器3，且均與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連。兩個(gè)垂向激振器1、ー個(gè)橫向激振器2和ー個(gè)支撐塊4構(gòu)成ー個(gè)垂向橫向單兀,垂向橫向單元為ニ個(gè)以上；每個(gè)垂向橫向激振單元中的垂向激振器I固定于地面上，垂向激振器I的作動(dòng)桿的上端部球鉸5連接支撐桿12，支撐桿12的上部球鉸5連接支撐塊4 ;橫向激振器2則固定于側(cè)墻上，其作動(dòng)桿的端部球鉸連接支撐桿12的一端，支撐桿12的另ー端與支撐塊4的側(cè)面球鉸5連接；所有的垂向橫向単元的支撐塊4上面平鋪柔性的支撐墊6，且支撐塊4與支撐墊6固定連接；縱向激振器7固定于地面上，其作動(dòng)桿通過球鉸5連接支撐桿12的下端，支撐桿12的上端球鉸5轉(zhuǎn)臂8的橫桿，轉(zhuǎn)臂8的豎桿球鉸連接獨(dú)立支撐塊4 ;該獨(dú)立支撐塊4也與支撐墊6固定連接；轉(zhuǎn)臂8的支點(diǎn)鉸接在支座9上，支座9固定于地面上。所有的垂向橫向單元均縱向排列。垂向激振器1、橫向激振器2和縱向激振器7的作動(dòng)桿上均串接有力傳感器10，力傳感器10與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)電連接。模擬試驗(yàn)時(shí)，試件11放置于支撐墊6上。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)空間多維地震波模擬裝置，包括垂向激振器(I)、橫向激振器(2)和縱向激振器(3)，且均與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連，其特征在于 兩個(gè)垂向激振器(I)、ー個(gè)橫向激振器(2)和ー個(gè)支撐塊(4)構(gòu)成ー個(gè)垂向橫向單兀，垂向橫向單元為ニ個(gè)以上；每個(gè)垂向橫向激振單元中的垂向激振器(I)經(jīng)球鉸(5)連接于地面上，垂向激振器(I)的作動(dòng)桿經(jīng)球鉸(5)連接支撐塊(4);橫向激振器(2)則經(jīng)球鉸(5)連接于側(cè)墻上，其作動(dòng)桿的球鉸(5)連接支撐塊⑷的側(cè)面；所有的垂向橫向単元的支撐塊(4)上表面均平鋪柔性的支撐墊￠)，且支撐塊(4)與支撐墊￠)固定連接； 縱向激振器(3)經(jīng)球鉸(5)連接于地面上，其作動(dòng)桿通過球鉸(5)連接轉(zhuǎn)臂(8)的橫桿，轉(zhuǎn)臂(8)的豎桿又經(jīng)球鉸(5)連接獨(dú)立支撐塊(4a);該獨(dú)立支撐塊(4a)也與支撐墊(6)固定連接；轉(zhuǎn)臂(8)的支點(diǎn)鉸接在支座(9)上，支座(9)固定于地面上。
2.一種連續(xù)空間多維地震波模擬裝置，包括垂向激振器(I)、橫向激振器(2)和縱向激振器(3)，且均與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連，其特征在于 兩個(gè)垂向激振器(I)、ー個(gè)橫向激振器(2)和ー個(gè)支撐塊(4)構(gòu)成ー個(gè)垂向橫向單兀，垂向橫向單元為ニ個(gè)以上；每個(gè)垂向橫向激振單元中的垂向激振器(I)固定于地面上，垂向激振器⑴的作動(dòng)桿的上端部球鉸(5)連接支撐桿(12)的下端，支撐桿(12)的上端球鉸(5)連接支撐塊(4);橫向激振器(2)則固定于側(cè)墻上，其作動(dòng)桿的端部球鉸連接支撐桿(12)的一端，支撐桿(12)的另一端與支撐塊(4)的側(cè)面球鉸(5)連接；所有的垂向橫向單元的支撐塊(4)上面平鋪柔性的支撐墊出)，且支撐塊(4)與支撐墊￠)固定連接； 縱向激振器(3)固定于地面上，其作動(dòng)桿通過球鉸(5)連接支撐桿(12)的下端，支撐桿(12)的上端球鉸(5)轉(zhuǎn)臂(8)的橫桿，轉(zhuǎn)臂(8)的豎桿球鉸連接獨(dú)立支撐塊(4a);該獨(dú)立支撐塊(4a)也與支撐墊￠)固定連接；轉(zhuǎn)臂(8)的支點(diǎn)鉸接在支座(9)上，支座(9)固定于地面上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的ー種連續(xù)空間多維地震波模擬裝置，其特征在于所述的垂向橫向單元縱向排列。
4.如權(quán)利要求1或2所述的ー種連續(xù)空間多維地震波模擬裝置，其特征在于所述的垂向激振器(I)、橫向激振器⑵和縱向激振器(7)的作動(dòng)桿均串接力傳感器(10)后再與球絞(5)相連，力傳感器(10)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)電連接。
全文摘要
一種連續(xù)空間多維地震波模擬裝置，由兩個(gè)垂向激振器、一個(gè)橫向激振器和一個(gè)支撐塊構(gòu)成一個(gè)垂向橫向單元，垂向橫向單元為二個(gè)以上；垂向激振器球鉸連接于地面上，其作動(dòng)桿的上端部球鉸連接支撐塊；橫向激振器則球鉸連接于側(cè)墻上，其作動(dòng)桿的端部球鉸連接支撐塊側(cè)面；所有垂向橫向單元的支撐塊上面平鋪柔性的支撐墊，支撐塊與支撐墊固定連接；縱向激振器球鉸連接于地面，其作動(dòng)桿球鉸連接轉(zhuǎn)臂的橫桿，轉(zhuǎn)臂的豎桿球鉸連接獨(dú)立支撐塊；獨(dú)立支撐塊固定在支撐片下面；轉(zhuǎn)臂的支點(diǎn)鉸接在固定于地面的支座上。該裝置能實(shí)現(xiàn)空間多維地震波對試件的面接觸型振動(dòng)，能更真實(shí)模擬基礎(chǔ)作用平面振動(dòng)的空間波、時(shí)間波，從而為試件的抗震設(shè)計(jì)提供可靠的試驗(yàn)依據(jù)。
文檔編號G01M7/06GK103063394SQ20121058715
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月30日
發(fā)明者張衛(wèi)華, 崔濤 申請人:西南交通大學(xué)