RU136164U1

RU136164U1 - INSTALLATION FOR MODELING SEISMIC IMPACTS

Info

Publication number: RU136164U1
Application number: RU2013128948/28U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иосифович Смирнов; Александр Александрович Бубис; Арутюн Егишевич Петросян
Original assignee: Российская Ассоциация по сейсмостойкому строительству и защите от природных и техногенных воздействий
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2013-12-27

Abstract

1. Установка для моделирования сейсмических воздействий, характеризующаяся тем, что состоит из двух платформ, одна из которых представляет собой рельсовое шасси, на котором смонтирована рама с вибромашиной, а другая платформа представляет собой два рельсовых шасси, соединенных между собой и на которые крепится рама со стендом или стенд, при этом платформы соединены между собой жесткой сцепкой и выполнены с возможностью перемещения как единое целое.2. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что вибромашиной является вибромашина инерционного действия.3. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что у основания платформы, представляющей собой рельсовое шасси, на котором смонтирована рама с вибромашиной, расположены демпфирующие элементы для регулирования горизонтальной жесткости.4. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что содержит дополнительно средство управления и регистрации, представляющее собой пульт управления вибромашиной для моделирования сейсмических воздействий.5. Установка по п. 4, характеризующаяся тем, что пульт управления вибромашиной выполнен с возможностью регулирования параметров генерируемого вибровоздействия.6. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что содержит дополнительно средства измерения и регистрации динамических характеристик исследуемых конструкций и воздействий на них, представляющие собой измерительно-вычислительный комплекс.7. Установка по п. 6, характеризующаяся тем, что измерительно-вычислительный комплекс представляет собой контроллер, или микроконтроллер.8. Установка по п. 7, характеризующаяся тем, что измерительно-вычислительный комплекс выполнен с возможнос�1. Installation for modeling seismic effects, characterized in that it consists of two platforms, one of which is a rail chassis, on which a frame with a vibrating machine is mounted, and the other platform is two rail chassis, interconnected and on which the frame is mounted with stand or stand, while the platforms are interconnected by a rigid coupler and are made with the possibility of movement as a whole. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the vibrator is an inertia vibrator. 3. The installation according to claim 1, characterized in that at the base of the platform, which is a rail chassis on which a frame with a vibrating machine is mounted, damping elements are located to control horizontal stiffness. 4. The apparatus according to claim 1, characterized in that it further comprises a control and recording means, which is a control panel of a vibration machine for modeling seismic effects. Installation according to claim 4, characterized in that the control panel of the vibration machine is configured to control the parameters of the generated vibration. The apparatus according to claim 1, characterized in that it further comprises means for measuring and recording the dynamic characteristics of the structures under study and the effects on them, which are a measuring and computing complex. Installation according to claim 6, characterized in that the measuring and computing complex is a controller, or a microcontroller. Installation according to claim 7, characterized in that the measuring and computing complex is made with the possibility of

Description

Полезная модель относится к области испытательной технике, в частности к вибростендам для испытаний инженерных сооружений: макетов эстакад, мостов, труб, плотин и др., и предназначена для натурных и модельных испытаний инженерных сооружений на динамическую устойчивость и сейсмостойкость.The utility model relates to the field of testing equipment, in particular to vibration stands for testing engineering structures: layouts of overpasses, bridges, pipes, dams, etc., and is intended for full-scale and model tests of engineering structures for dynamic stability and seismic resistance.

Из уровня техники известен вибростенд испытательный, включающий основание (станину), рабочую горизонтальную платформу, опоры, возбудители виброперемещений, систему гидроприводов и электрическую систему управления и измерения с датчиками измерения перемещения и ускорения. Стенд снабжен жесткой рамой, параллельной рабочей платформе, и Г-образными жесткими рычагами, средние точки которых шарнирно закреплены на основании, горизонтальные плечи рычагов соединены жесткими опорами с рабочей платформой, а вертикальные плечи соединены шарнирно с жесткой рамой, связанной шарнирно с возбудителем виброперемещений (RU 2248548, 20.03.2005).From the prior art, a vibration test bench is known, including a base (bed), a working horizontal platform, supports, vibration displacement exciters, a hydraulic drive system and an electrical control and measurement system with displacement and acceleration sensors. The stand is equipped with a rigid frame parallel to the working platform, and L-shaped rigid levers, the midpoints of which are pivotally mounted on the base, the horizontal shoulders of the levers are connected by rigid supports to the working platform, and the vertical shoulders are pivotally connected to a rigid frame, pivotally connected to the vibration displacement exciter (RU 2248548, 03.20.2005).

Известен вибростенд для испытания конструкций на сейсмостойкость, содержащий платформу с опорными элементами, узел соединения ее с вибратором и управляющие приспособления. Опорные элементы выполнены в виде спарников различной длины, а узел соединения - в виде штока, связанного с центром платформы шаровыми шарнирами, а с вибратором - цилиндрическими шарнирами (SU 625145, 25.09.1978).Known vibrostand for testing structures for earthquake resistance, containing a platform with supporting elements, a node connecting it to a vibrator and control devices. The supporting elements are made in the form of spars of various lengths, and the connection node is in the form of a rod connected to the center of the platform by ball joints, and with a vibrator by cylindrical joints (SU 625145, 09.25.1978).

Известен вибростенд, содержащий платформу для установки испытуемого объекта, выполненную в виде параллелепипеда, и шестнадцать электродинамических вибраторов. Подвижная часть каждого вибратора соединена с платформой стержнем, имещим высокую жесткость в направлении передаваемой вибрации и малую жесткость в перпендикулярном направлении. У каждого вертикального ребра платформы установлено по четыре вибратора, оси которых перпендикулярны соответствующим граням платформы. Вибраторы расположены попарно с противоположных граней платформы и их подвижные части направлены навстречу друг другу. Соосно установленные вибраторы каждой пары включены в противофазе, последовательно или параллельно. Вибростенд по изобретению обеспечивает воспроизведение вибрации по всем линейным и угловым координатам (RU 2118806, 10.09.1998).Known vibrostand containing a platform for installing the test object, made in the form of a parallelepiped, and sixteen electrodynamic vibrators. The movable part of each vibrator is connected to the platform by a rod having high rigidity in the direction of transmitted vibration and low rigidity in the perpendicular direction. Each vertical platform edge has four vibrators installed, the axes of which are perpendicular to the corresponding platform faces. Vibrators are arranged in pairs from opposite sides of the platform and their moving parts are directed towards each other. Coaxially mounted vibrators of each pair are included in antiphase, in series or in parallel. The vibration bench according to the invention provides vibration reproduction in all linear and angular coordinates (RU 2118806, 09/10/1998).

Известен вибростенд для испытаний зданий и сооружений, их фрагментов, моделей-макетов, конструкций и оборудования на динамическую устойчивость и сейсмостойкость, который включает каркасную конструкцию, фундамент и/или основание, по меньшей мере, один источник вибрации и датчики, причем каркасная конструкция включает вертикальные и поперечные связи, пересекающиеся в узлах конструкции, и, по меньшей мере, одно перекрытие, при этом нижняя часть каркасной конструкции закреплена на фундаменте и/или основании, а, по меньшей мере, один источник вибрации выполнен инерционным, съемным, с возможностью изменения частот генерируемых им динамических колебаний и расположен на каркасной конструкции выше уровня фундамента или основания или в пределах каркасной конструкции, предпочтительно на перекрытии (RU 100925, 10.01.2011).Known vibration bench for testing buildings and structures, their fragments, prototype models, structures and equipment for dynamic stability and earthquake resistance, which includes a frame structure, foundation and / or base, at least one vibration source and sensors, and the frame structure includes vertical and transverse connections intersecting at the nodes of the structure, and at least one overlap, while the lower part of the frame structure is fixed to the foundation and / or base, and at least one source the vibration is inertial, removable, with the possibility of changing the frequencies of the dynamic oscillations generated by it and is located on the frame structure above the level of the foundation or foundation or within the frame structure, preferably on the ceiling (RU 100925, 01/10/2011).

Недостатками данного технического решения являются относительно небольшие грузоподъемность и КПД, отсутствие возможности моделирования различных грунтовых условий, отсутствие возможности задавать амплитуду колебания стенда.The disadvantages of this technical solution are the relatively small carrying capacity and efficiency, the inability to simulate various soil conditions, the inability to set the amplitude of the oscillation of the stand.

Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в создании установки для моделирования сейсмических воздействий, которая исключала бы указанные выше недостатки.The problem to which the proposed utility model is directed is to create a facility for modeling seismic effects, which would eliminate the above disadvantages.

Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в обеспечении возможности испытаний с большой массой испытуемого объекта, повышении КПД, возможности моделирования различных грунтовых условий и изменения амплитуды колебания установки (стенда).The technical result achieved by the implementation of this utility model is to provide the possibility of testing with a large mass of the test object, increasing efficiency, the possibility of modeling various soil conditions and changing the amplitude of the oscillation of the installation (stand).

Указанный технический результат достигается в установке для моделирования сейсмических воздействий, состоящей из двух платформ, одна из которых представляет собой рельсовое шасси, на котором смонтирована рама с вибромашиной, а другая платформа представляет собой два рельсовых шасси, соединенных между собой и на которые крепится рама со стендом или стенд. Платформы соединены между собой посредством жесткой сцепки и выполнены с возможностью перемещения как единое целое.The specified technical result is achieved in the installation for modeling seismic effects, consisting of two platforms, one of which is a rail chassis, on which a frame with a vibrating machine is mounted, and the other platform is two rail chassis, interconnected and on which the frame is mounted with a stand or stand. The platforms are interconnected by means of a rigid coupling and are made with the possibility of movement as a whole.

Вибромашиной является вибромашина инерционного действия.Vibrator is an inertia vibrator.

У основания платформы, представляющей собой рельсовое шасси, на котором смонтирована рама с вибромашиной, расположены демпфирующие элементы для регулирования горизонтальной жесткости.At the base of the platform, which is a rail chassis, on which a frame with a vibrator is mounted, damping elements are located to control horizontal stiffness.

Установка для моделирования сейсмических воздействий содержит дополнительно средство управления и регистрации, представляющее собой пульт управления вибромашиной для моделирования сейсмических воздействий.The installation for modeling seismic effects additionally contains a control and recording tool, which is a control panel for a vibrating machine for modeling seismic effects.

Пульт управления вибромашиной выполнен с возможностью регулирования параметров генерируемого вибровоздействия.The control panel of the vibrator is made with the ability to control the parameters of the generated vibration.

Установка для моделирования сейсмических воздействий содержит дополнительно средства измерения и регистрации динамических характеристик исследуемых конструкций и воздействий на них, представляющие собой измерительно-вычислительный комплекс.The installation for modeling seismic effects additionally contains means for measuring and recording the dynamic characteristics of the studied structures and the effects on them, which are a measuring and computing complex.

Измерительно-вычислительный комплекс представляет собой контроллер, или микроконтроллер и выполнен с возможностью передачи информации на ноутбук с пакетом прикладных программ и периферийных устройств.The measuring and computing complex is a controller, or a microcontroller, and is configured to transmit information to a laptop with a package of application programs and peripherals.

Периферийные устройства представляют собой принтер, и/или монитор.Peripheral devices are a printer and / or monitor.

Установка для моделирования сейсмических воздействий содержит дополнительно однокомпонентные датчики - акселерометры.The installation for modeling seismic effects additionally contains one-component sensors - accelerometers.

Платформа, представляющая собой рельсовое шасси, на котором смонтирована рама с вибромашиной, дополнительно содержит акселерометр для измерения ускорений в направлении колебаний указанной платформы.The platform, which is a rail chassis, on which the frame with the vibrator is mounted, additionally contains an accelerometer for measuring accelerations in the direction of oscillation of the specified platform.

Возможность испытаний моделей строительных конструкций большой массы достигается конструктивной особенностью установки. Каркас установки смонтирован на рельсовом шасси, обладающем высокой грузоподъемностью.The ability to test models of building structures of large mass is achieved by the design feature of the installation. The installation frame is mounted on a rail chassis with a high load capacity.

Повышение КПД установки достигается принципом передачи вибронагружения на испытуемый объект. От вибромашины инерциального действия посредствам жесткого соединения вибронагружение передается на стенд с установленной испытуемой моделью. При этом энергия оказываемого воздействия гасится за счет силы трения качения и изменяемой по модулю силы сопротивления депферов, тем самым обеспечивая КПД выше, чем у известных аналогов.Improving the efficiency of the installation is achieved by the principle of transmission of vibration loading to the test object. From an inertial vibration machine through a rigid connection, the vibration load is transmitted to the stand with the test model installed. At the same time, the energy of the effect is extinguished due to the rolling friction force and the modulated resistance force of the depers, thereby providing an efficiency higher than that of known analogues.

Возможность моделирования различных грунтовых условий и изменения амплитуды колебания установки (стенда) достигается возможностью технически простой и не трудоемкой замены демпфирующих элементов. Изменение параметров демпфирующих элементов дает возможность моделирования различных грунтовых условий и изменения амплитуды колебания установки (стенда).The possibility of modeling various soil conditions and changing the amplitude of the oscillation of the installation (stand) is achieved by the possibility of technically simple and not time-consuming replacement of damping elements. Changing the parameters of the damping elements makes it possible to simulate various soil conditions and change the amplitude of the vibration of the installation (stand).

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена установка для моделирования сейсмических воздействий, вид сбоку;The essence of the utility model is illustrated by drawings, where figure 1 shows a setup for modeling seismic effects, side view;

на фиг.2 - установка для моделирования сейсмических воздействий, вид сверху.figure 2 - installation for modeling seismic effects, top view.

В состав установки входят две платформы: платформа 1 представляет собой рельсовое шасси, на которой смонтирована рама с вибромашиной инерционного действия 7; платформа 2 представляет собой два рельсовых шасси (не показано), соединенных между собой и на которые крепится рама 4 (стенд) с испытуемым объектом 5 (инженерным сооружением). Платформы 1, 2 установлены на рельсы 6. Платформы 1, 2 соединены между собой жесткая сцепка 8 позволяет рассматривать перемещение платформ 1, 2 как единое целое. У основания платформы 1 предусмотрены демпфирующие элементы 3, позволяющие регулировать горизонтальную жесткость установки.The installation consists of two platforms: platform 1 is a rail chassis on which a frame with an inertial vibration machine 7 is mounted; platform 2 consists of two rail chassis (not shown), interconnected and on which the frame 4 (stand) is mounted with the test object 5 (engineering structure). Platforms 1, 2 are mounted on rails 6. Platforms 1, 2 are interconnected by a rigid coupling 8, which makes it possible to consider the movement of platforms 1, 2 as a whole. At the base of the platform 1, damping elements 3 are provided to adjust the horizontal rigidity of the installation.

Вибромашина 1 позволяет обеспечить необходимые параметры динамических воздействий на исследуемый объект 5, установленный на раму или стенд 4, в широком диапазоне частот и инерционных нагрузок путем возбуждения механических колебаний платформы 2 в горизонтальной плоскости.Vibrator 1 allows you to provide the necessary parameters of dynamic effects on the test object 5, mounted on a frame or stand 4, in a wide range of frequencies and inertial loads by exciting mechanical vibrations of platform 2 in the horizontal plane.

Установка для моделирования сейсмических воздействий дополнительно содержит средство управления и регистрации (не показано), представляющее собой пульт управления вибромашиной для моделирования сейсмических воздействий.Installation for modeling seismic effects additionally contains a means of control and registration (not shown), which is a control panel of a vibrating machine for modeling seismic effects.

Пульт управления вибромашины предназначен для работы в составе оборудования установки для моделирования сейсмических воздействий. С пульта управления вибромашины регулируются параметры генерируемого вибровоздействия.The control panel of the vibrator is designed to work as part of the equipment of the installation for modeling seismic effects. From the control panel of the vibration machine, the parameters of the generated vibration exposure are regulated.

Установка для моделирования сейсмических воздействий дополнительно содержит средства измерения и регистрации динамических характеристик исследуемых конструкций и воздействий на них (не показано), представляющие собой измерительно-вычислительный комплекс.The installation for modeling seismic effects additionally contains means for measuring and recording the dynamic characteristics of the studied structures and the effects on them (not shown), which are a measuring and computing complex.

Регистрация и измерение сигналов выполняется при помощи (специализированного) измерительно-вычислительного комплекса, предназначенного для сбора, преобразования, регистрации, обработки, передачи и представления информации поступающей с датчиков.The registration and measurement of signals is carried out using a (specialized) measuring and computing complex designed to collect, convert, register, process, transmit and present information from sensors.

Комплекс выполняет следующие функции:The complex performs the following functions:

- измерение, регистрацию и первичную обработку сигналов (частотных, дискретных и пр.), полученных в результате испытаний;- measurement, registration and primary processing of signals (frequency, discrete, etc.) received as a result of tests;

- отображение значений измеряемых величин или преобразованных параметров на мониторе;- display of measured values or converted parameters on the monitor;

- контроль значений измеряемых величин или преобразованных параметров;- control of measured values or converted parameters;

- оценка результатов их измерения и преобразования;- evaluation of the results of their measurement and transformation;

- самодиагностику проводимых измерений (анализ работоспособности с возможностью вызова диагностических программ);- self-diagnosis of measurements (performance analysis with the ability to call diagnostic programs);

- архивацию результатов измерения и преобразования (хранение данных с возможностью просмотра и анализа) и др.- archiving of measurement and conversion results (data storage with the ability to view and analyze), etc.

Измерительно-вычислительный комплекс представляет собой контроллер, или микроконтроллер.The measuring and computing complex is a controller, or a microcontroller.

Измерительно-вычислительный комплекс дополнительно укомплектован ноутбуком с пакетом специализированных прикладных программ и периферийных устройств (например, принтер, и/или монитор), необходимых для автоматизированного процесса обработки сигналов, а также для документирования результатов обработки.The measuring and computing complex is additionally equipped with a laptop with a package of specialized application programs and peripheral devices (for example, a printer, and / or monitor) necessary for an automated signal processing process, as well as for documenting processing results.

Для измерения ускорений, частот колебаний, а также динамических перемещений применяются однокомпонентные датчики - акселерометры.To measure accelerations, vibration frequencies, as well as dynamic movements, one-component sensors are used - accelerometers.

Характеристики датчиков (акселерометров) представлены в таблице 1.The characteristics of the sensors (accelerometers) are presented in table 1.

Таблица 1.Table 1. Основные технические данные акселерометраAccelerometer main technical data №№№№ Наименование параметраParameter Name ЗначениеValue 1one Электропитание от источника постоянного тока относительно средней точки, ВPower supply from a direct current source relative to the midpoint, V ±12±12± 12 ± 12 22 Диапазон измерения, м/с² (g)Range of measurement, m / s ² (g) 98,1 (10,0)98.1 (10.0) 33 Частотная характеристика нижняя частота, Гц верхняя частота, ГцFrequency response low frequency, Hz high frequency, Hz 0 7000 700 4four Диапазон рабочих температур, СOperating temperature range, С от +15 до+35from +15 to + 35

Места установки акселерометров принимаются из следующих условий:Accelerometer installation locations are accepted from the following conditions:

- места, где по результатам анализа конструкции или расчетов ожидается развитие максимальных ускорений и перемещений;- places where, according to the results of structural analysis or calculations, the development of maximum accelerations and displacements is expected;

- возможность одновременного определения относительных деформаций в разных координатных плоскостях.- the ability to simultaneously determine the relative deformations in different coordinate planes.

Для контроля задаваемых нагрузок (режимов испытаний) на виброплатформе стенда также дополнительно установлен акселерометр для измерения ускорений в направлении колебаний виброплатформы.To control the specified loads (test modes), an accelerometer is also installed on the stand’s vibration platform to measure accelerations in the direction of vibration of the vibration platform.

Принцип регистрации следующий: акселерометры (датчики) располагаются в определенных местах заявленной установки, при вибронагружении, акселерометры (датчики) снимают показания и передают сигнал на измерительно-вычислительный комплекс (станция), в котором этот сигнал обрабатывается. Измерительно-вычислительный комплекс выдает графики, или же, передает для дальнейшей обработки информацию на ноутбук.The registration principle is as follows: accelerometers (sensors) are located in certain places of the declared installation, with vibration loading, accelerometers (sensors) take readings and transmit a signal to the measuring and computing complex (station) in which this signal is processed. The measuring and computing complex provides graphs, or, transfers information for further processing to a laptop.

Claims

1. Installation for modeling seismic effects, characterized in that it consists of two platforms, one of which is a rail chassis, on which a frame with a vibrating machine is mounted, and the other platform is two rail chassis, interconnected and on which the frame is mounted with stand or stand, while the platforms are interconnected by a rigid hitch and are made with the ability to move as a whole.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the vibrator is an inertia vibrator.

3. Installation according to claim 1, characterized in that at the base of the platform, which is a rail chassis, on which a frame with a vibrator is mounted, damping elements are located to control horizontal stiffness.

4. Installation according to claim 1, characterized in that it further comprises a control and recording means, which is a control panel of a vibrating machine for modeling seismic effects.

5. Installation according to claim 4, characterized in that the control panel of the vibration machine is configured to control the parameters of the generated vibration.

6. Installation according to claim 1, characterized in that it further comprises means for measuring and recording the dynamic characteristics of the structures under study and the effects on them, which are a measuring and computing complex.

7. Installation according to claim 6, characterized in that the measuring and computing complex is a controller, or a microcontroller.

8. Installation according to claim 7, characterized in that the measuring and computing complex is configured to transmit information to a laptop with a package of application programs and peripherals.

9. Installation according to claim 8, characterized in that the peripheral devices are a printer and / or monitor.

10. Installation according to claim 1, characterized in that it further comprises one-component sensors - accelerometers.

11. Installation according to claim 3, characterized in that the platform, which is a rail chassis, on which the frame with

vibratory machine, further comprises an accelerometer for measuring accelerations in the direction of oscillation of the specified platform.