CN114114384A - 地震模拟试验方法 - Google Patents

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郭兵
张政
朱琳
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    • GPHYSICS
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Abstract

本申请涉及一种地震模拟试验方法,其包括:S1、提供器件和振动试验台,所述器件具有要求响应谱,对所述器件进行探查试验;S2、根据所述探查试验结果确定输入波,并进行正弦拍波试验或人工时程试验;S3、当采用所述正弦拍波试验时,对试验结果进行傅立叶变换并拟合,获得试验反应谱;当采用所述人工时程试验试验时,对试验结果进行反傅立叶变换并合成得到试验反应谱。该地震模拟试验方法能更真实的模拟出器件在随机的地震动作用下的运动情况,让其结构设计能满足抗震要求反应谱的强度要求,并能减少器件的试验次数,从而降低研发成本。

Description

地震模拟试验方法
技术领域
本申请涉及一种地震模拟试验方法,属于地震振动测试分析领域。
背景技术
核电设备不同于一般民用工业产品,尤其是与核安全有关的设备,其性能好坏和运行可靠与否直接影响到核电站运行的安全性和经济性。因此,核电设备的设计需经过严格的设计验证,核电设备要通过试制样机进行设备鉴定,设计和制造核级产品的设计院和制造厂需按国家核监管部门的要求取得设计、制造许可证,方能从事核级产品的设计和制造活动。
近几年我国频繁发生大量级的地震,给人民的生命和财产带来了巨大的损失,对于地震的预测,在国际上也是一个难题。目前没有能预测地震来临的科学技术,所以设备的抗震能力就显得格外的重要,地震试验是考核样品抗地震能力的重要验证方法。
地震试验通过实际测得数据来模拟地震的可能性又很小,目前我国核电用干式变压器抗震能力评定大部分是通过抗震台抗震试验来评估的,然而其无法模拟真实地震发生时所带来的振动,具有局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种震模拟试验方法,能更真实的模拟出器件在随机的地震动作用下的运动情况,让其结构设计能满足抗震要求反应谱的强度要求,并能减少器件的试验次数,从而降低研发成本。
为达到上述目的,本申请提供如下技术方案:一种地震模拟试验方法,其包括:
S1、提供器件和振动试验台,所述器件具有要求响应谱,对所述器件进行探查试验;
S2、根据所述探查试验结果确定输入波,并进行正弦拍波试验或人工时程试验;
S3、当采用所述正弦拍波试验时,对试验结果进行傅立叶变换并拟合,获得试验反应谱;当采用所述人工时程试验试验时,对试验结果进行反傅立叶变换并合成得到试验反应谱。
进一步地,步骤S2中,当采用所述正弦拍波试验时,所述探查试验结果包括:
通过探查试验获得所述器件的自振频率、振型和阻尼,以确定所述正弦拍波试验的拍波频率和每频拍波数,并基于所述阻尼得到楼面谱放大倍数。
进一步地,所述确定输入波包括:
根据所述器件的要求响应谱和所述拍波频率、每频拍波数以及楼面谱放大倍数,反演出所述输入波。
进一步地,所述输入正弦脉冲波包括频率范围、波形选择、频率点和输入加速度,所述波形选择基于所述频率点、拍波频率和每频拍波数确定。
进一步地,步骤S3包括:
基于所述输入波,在每个所述频率点对所述器件进行正弦拍波试验,将多个傅立叶变换后的数据进行拟合,获得试验反应谱。
进一步地,步骤S4中,通过SQL数据库进行所述拟合,包括:
创建demo表;
向所述demo表中插入多组数据;
获取每组数据的主键和最大值。
进一步地,所述器件用于核电站安全设备。
进一步地,所述阻尼为4%;和/或,所述频率范围为1~35Hz。
进一步地,步骤S2中,当采用所述人工时程试验时,所述探查试验结果包括:
通过探查试验获得所述器件的自振频率、振型和阻尼,以确定不同频率范围的加速度值和持续时间,并基于所述阻尼得到楼面谱放大倍数。
进一步地,步骤S3包括:
根据所述要求响应谱通过所述反傅立叶变换计算出试验载荷,再人工分析合成试验反应谱。
与现有技术相比,本申请的有益效果在于:本申请提供了一种地震模拟试验方法,能更真实的模拟出器件在随机的地震动作用下的运动情况,让其结构设计能满足抗震要求反应谱的强度要求,并能减少器件的试验次数,从而降低研发成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本申请的地震模拟试验方法的步骤流程图;
图2为本申请一实施例所示的器件的要求响应谱;
图3为本申请一实施例所示的频率点输入曲线图;
图4为本申请一实施例所示的多个频率点的傅立叶变换后的试验反应谱图;
图5为本申请一实施例所示的试验反应谱图;
图6为本申请一实施例所示的试验载荷图;
图7为本申请一实施例所示的试验反应曲线包络要求响应曲线谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
需要说明的是:本发明的“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等用语只是参考附图对本发明进行说明,不作为限定用语。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外,在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请提供一种地震模拟试验方法,其包括:
S1、提供器件和振动试验台,所述器件具有要求响应谱,对所述器件进行探查试验;
S2、根据所述探查试验结果确定输入波,并进行正弦拍波试验或人工时程试验;
S3、当采用所述正弦拍波试验时,对试验结果进行傅立叶变换并拟合,获得试验反应谱;当采用所述人工时程试验试验时,对试验结果进行反傅立叶变换并合成得到试验反应谱。
可选的,步骤S2中,当采用所述正弦拍波试验时,所述探查试验结果包括:
通过探查试验获得所述器件的自振频率、振型和阻尼,以确定所述正弦拍波试验的拍波频率和每频拍波数,并基于所述阻尼得到楼面谱放大倍数。
可选的,所述确定输入波包括:
根据所述器件的要求响应谱和所述拍波频率、每频拍波数以及楼面谱放大倍数,反演出所述输入波。
可选的,所述输入正弦脉冲波包括频率范围、波形选择、频率点和输入加速度,所述波形选择基于所述频率点、拍波频率和每频拍波数确定。
可选的,步骤S3包括:
基于所述输入波,在每个所述频率点对所述器件进行正弦拍波试验,将多个傅立叶变换后的数据进行拟合,获得试验反应谱。
可选的,步骤S4中,通过SQL数据库进行所述拟合,包括:
创建demo表;
向所述demo表中插入多组数据;
获取每组数据的主键和最大值。
可选的,所述器件用于核电站安全设备。
可选的,所述阻尼为4%;和/或,所述频率范围为1~35Hz。
可选的,步骤S2中,当采用所述人工时程试验时,所述探查试验结果包括:
通过探查试验获得所述器件的自振频率、振型和阻尼,以确定不同频率范围的加速度值和持续时间,并基于所述阻尼得到楼面谱放大倍数。
可选的,步骤S3包括:
根据所述要求响应谱通过所述反傅立叶变换计算出试验载荷,再人工分析合成试验反应谱。
下面结合具体实施例对本申请进行进一步说明。
实施例一正弦拍波试验
本实施例依照《核电设备抗震鉴定试验指南》对器件进行试验。
首先对器件进行探查试验,获得设备的自振频率、振型和阻尼,得到其固有动态特性和要求响应谱,如图2所示。再根据其要求响应谱、自振频率、振型和阻尼,确定所述正弦拍波试验的拍波频率和每频拍波数,并基于所述阻尼得到楼面谱放大倍数。本实施例中,器件的阻尼为4%,楼面谱放大倍数约为6。
随后,根据所述器件的要求响应谱和所述拍波频率、每频拍波数以及楼面谱放大倍数,反演出所述输入波,具体参数如表1所示:
表1输入波的相关参数
Figure BDA0003432187510000051
Figure BDA0003432187510000061
基于该输入波,在每个所述频率点对所述器件进行正弦拍波试验,获得如图3所示输入曲线,再将多个频率点数据进行傅立叶变换,得到如图4所示的多个试验反应谱曲线。最后进行拟合,获得试验反应谱,如图5所示。
具体的,拟合过程采用SQL数据库,拟合步骤包括:
创建demo表;
向所述demo表中插入多组数据;
获取每组数据的主键和最大值。
拟合代码如下:
Create table Demo(
Guid varchar(50)not null default newid()primary key,
DateHz1 dateg null,
DateHz2 dateg null,
DateHz3 dateg null
)
insert into Demo(DateHz1,DateHz2,DateHz3)values
(‘11’,‘12’,‘13’),
(‘21’,‘22’,‘23’),
(‘31’,‘32’,‘33’)
select*from Demo
select Guid,
(select Max(NewDate)from(values
(DateHz1),(DateHz2),(DateHz3))
as#temp(NewDate))
as MaxDate
from Demo
将图5所示试验反应谱与要求响应谱对比,发现该试验反应谱包络了要求响应谱。
实施例二人工时程试验
本实施例依照《核电设备抗震鉴定试验指南》对器件进行试验。
本实施例采用与实施例一相同器件,具有相同的要求响应谱。在探查试验中,器件的阻尼为4%,依据阻尼以及选取的试验方法,得出楼面谱放大倍数约为3.5。
本试验采用人工模拟加速度时程作为输入波,具体方法为现有技术,不额外进行说明。根据器件的要求响应谱和得到的试验结果通过计算机反傅立叶变换计算出试验载荷,如图6所示。再根据该试验载荷人工分析合成试验反应谱,如图7所示,将其与要求响应谱相比,发现该试验反应谱包络了要求响应谱。
综上所述:本申请提供了一种地震模拟试验方法,能更真实的模拟出器件在随机的地震动作用下的运动情况,让其结构设计能满足抗震要求反应谱的强度要求,并能减少器件的试验次数,从而降低研发成本。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种地震模拟试验方法,其特征在于,包括:
S1、提供器件和振动试验台,所述器件具有要求响应谱,对所述器件进行探查试验;
S2、根据所述探查试验结果确定输入波,并进行正弦拍波试验或人工时程试验;
S3、当采用所述正弦拍波试验时,对试验结果进行傅立叶变换并拟合,获得试验反应谱;当采用所述人工时程试验试验时,对试验结果进行反傅立叶变换并合成得到试验反应谱。
2.如权利要求1所述的地震模拟试验方法,其特征在于,步骤S2中,当采用所述正弦拍波试验时,所述探查试验结果包括:
通过探查试验获得所述器件的自振频率、振型和阻尼,以确定所述正弦拍波试验的拍波频率和每频拍波数,并基于所述阻尼得到楼面谱放大倍数。
3.如权利要求2所述的地震模拟试验方法,其特征在于,所述确定输入波包括:
根据所述器件的要求响应谱和所述拍波频率、每频拍波数以及楼面谱放大倍数,反演出所述输入波。
4.如权利要求3所述的地震模拟试验方法,其特征在于,所述输入正弦脉冲波包括频率范围、波形选择、频率点和输入加速度,所述波形选择基于所述频率点、拍波频率和每频拍波数确定。
5.如权利要求4所述的地震模拟试验方法,其特征在于,步骤S3包括:
基于所述输入波,在每个所述频率点对所述器件进行正弦拍波试验,将多个傅立叶变换后的数据进行拟合,获得试验反应谱。
6.如权利要求1或5所述的地震模拟试验方法,其特征在于,步骤S4中,通过SQL数据库进行所述拟合,包括:
创建demo表;
向所述demo表中插入多组数据;
获取每组数据的主键和最大值。
7.如权利要求5所述的地震模拟试验方法,其特征在于,所述器件用于核电站安全设备。
8.如权利要求7所述的地震模拟试验方法,其特征在于,所述阻尼为4%;和/或,所述频率范围为1~35Hz。
9.如权利要求1所述的地震模拟试验方法,其特征在于,步骤S2中,当采用所述人工时程试验时,所述探查试验结果包括:
通过探查试验获得所述器件的自振频率、振型和阻尼,以确定不同频率范围的加速度值和持续时间,并基于所述阻尼得到楼面谱放大倍数。
10.如权利要求9所述的地震模拟试验方法,其特征在于,步骤S3包括:
根据所述要求响应谱通过所述反傅立叶变换计算出试验载荷,再人工分析合成试验反应谱。
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