Способ моделирования сейсмического воздействия на конструкцию

(71) Московское научно-исследовательское и проектно-конструкторское отделение Всесоюзного государственного научно-исследовательского, проектно-конструкторского и изыскательского института "Атомэнергопроект" (72) В,В.Пискарев и Ю.К,Амбриашвили (56) Авторское свидетельство СССР М 940097, кл. 6 01 Ч 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 воздейсте относится к технике динаний конструкций, а именно елирования сейсмических может быть использовано онструкций на сейсмостойИзобретенимических испытак способам модвоздействий ипри испытании ккось,Цель изобрести и сокращенитаний. близкими спектр гласно изобрете деля ют амп фазочастотную х конструкции в ко няют фазы гарма корения динам сигнала в частотн ющем резонанса согласно формуле ностями, соельно опреотную и испытуемой точке, измевляющих устательного соответству- конструкции альными плот ию, предварит литудно-част арактеристику нтролируемой нических соста ического испь ом диапазоне, м испытуемой ения - . повышение точно- продолжительности испыУказанная способе модели действия на ко установку и вак ме и колебание редного соотв выбранным из ель достигается тем, что в рования сейсмического вознструкцию, включающем ее репление на сейсмоплатфорпоследней по закону поочеетствия акселерограммам,. заданной их совокупности с(о)к де с кХ(с) при игнала значение К-й й)к)=1, - значение фа(ГОСПАТЕНТ СССР) вий. 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 частотногодиапазона коррекции, 1 ил,С(вк) - коэфФициент коррекции,1 С(вк) О,вК - круговая частота, соответствующая К-й гармонике сигнала Х(с),11 - момент времени, соответствующиймаксимальной величине сигнала Х(с)г к - значение фазы на частоте вк пе, Нредаточной функции в контролируемойточке испытуемой конструкции,после чего задают этот сигнал платформе, причем необходимую величину ускорения в контролируемой тачке обеспечиваютпосредством увеличения или уменьшениячастотного диапазона коррекции.На чертеже дана блок-схема установкидля реализации способа.На сейсмоплатформе 1 устанавливаюти жестко закрепляют испытуемую конструкцию 2 (инвертор), Генератором 3 на толка- .тель 4 подают управляемый сигнал для 20создания гармонической нагрузки в задан. ном расчетном режиме, Сигнал с датчика 5через усилитель 6 передается на ЭВМ 7 дляопределения амплитудно-частотной и фазачастотной характеристик, На основании 25расчетной акселераграммы и определенныхАЧХ и ФЧХ ЭВМ 7 формирует карректированный сигнал. После этага скорректиро-ванный сигнал с ЭВМ 7 через усилитель 8подают на толкатель 4. 30 Конкретный пример осуществления заявляемого способа,Для поведения исследований сейсмостойкости оборудования па описанному 35способу был взят инвертар 2 (ПТС), преобразующий постоянное напрякение в стабилизированное переменное. Вход ПТСподключен к аккумуляторной батарее, авыход - к питаемаи нагрузке. Инвертар 40является составной частью агрегата бесперебойнага питания (АБП).Наиболее уязвимым. узлом инвертора, стачки зрения сейсмостойкости, являетсяблок управления (БУ), Г 1 ри испытании БУ на 45гармонические нагрузки, эквивалентныесейсмическим, было отмечено раскрытиефиксаторов разъемов и, в дальнейшем, обрыв электрических цепей,Экспериментальным путем были апределены амплитудно-частотные (АЧХ) и фазочастотная (ФЧХ) характеристики ПТС 2 вточке крепления БУ к несущему каркасу,При определении сейсмостойкости ПТС2 сейсмаплатформе 1 с закрепленным на 55ней ПТС 2 з качестве динамической нагрузки было задано движение, соответствующее синтезирава,нномусейсмическому сигналу х(т). Расчетным путем при воздействии наБУ заданным сигналам была определена реакция в виде функции ускорения у(т).Управляющий платформой 1 электрический сигнал х (т), соответствующий сигналух(т) и ускорение движения платформы х"(т)достаточно близки по внешнему виду, таккак среднеквадратичное отклонение междуними д =0,18. Численным способом с использованием ЭВМ 7 и при допущении остационарности отклика у(с) определимраспределение вероятности максимальных амплитуд в заданном доверительном интервалевероятности,,При вероятности. Р=0,99 максимальнаявеличина реакции оборудования на случайные сигналы, имеющие амплитудные и спектральные характеристики сигнала х(т), непревысит значения Ащах=40,0 м/с .гТаким образом, для определения сейсмостойкости ПТС 2 необходимо в сигналех(т) скорректировать фазочастотную характеристику так, чтобы максимальная величинареакции блока БУ была не меньше 40 м/с,что позволит снизить жесткость испытанийи сделать достаточно уверенный вывод осейсмостойкости изделия.Формирование сейсмического сигнала, на действие которого испытуемая конструкция 2, с учетом ее АЧХ и ФЧХ,реагировала с заданным максимальнымускорением осуществляется следующимобразом, В процессе формирования такогоскорректированного сейсмического сигналабыла установлена взаимосвязь между величиной коэффициента коррекции сЩ в задан.ном диапазоне частот синтезированногосейсмического сигнала и максимальной амплитудой ускорения реакции конструкции 2.Первоначально частотный диапазонкоррекции был выбран исходя их АЧХ ПТС2 и корректировался в диапазоне частот от6,5 до 7,7 Гц и ат 15,2 до 17,3 Гц порознь иодновременно.Наиболее интенсивно и с наименьшимиискажениями исходного сейсмическогосигнала х(т коррекция происходит при из-менении с(1) от 0 до 0,4 в частотном диапазоне, равном приблизительно 0,7 КРу, гдеКРу - коэффициент динамичности конструкции на резонансной частоте. Это означает,что коррекцию сигнала следует проводить вчастотном диапазоне, где наблюдаются резонансы.Однако, чтобы повысить эффективностьформирования необходимого сигнала, частотный диапазон коррекции было принятоопределять исходя из частотного диапазона,спектральной плотности Зо(т) реакции у(т)испытуемой конструкции на сейсмическийсигнал х(1). Причем частотные диапазоны коррекции выбирались из условия максимумов в функции .спектральной плотности Яо так какгде 8 Щ - спектральная плотность сейсмиЬческого сигнала,Поэтому были проведены расчеты с целью формирования корректирооанного сейсмического сигнала, с учетом максимальных величин спектральной плотности вой),Для одного и тогоже коэффициента коррекции в одном и том же частотном диапазоне, например, при СЩ=0,6 и СЩ=ОЛ Гц,А вахАвамАв ЯоЩгде А вах - максимальная реакция издеАхлия при корректировке по параметрам АЧХ,А Овах - максимальная реакция при корЯоЯректировке по параметрам,Расчетным путем был сформирован. сейсмический сигнал, полученный за счеткорректировки исходного сейсмическогосигнала х(1) в частотном диапазоне 6,1-6,9Гц и СЩ=О,6.Сигнал х(1), представленный в виде чис. лового массива, был преобразован в аналогичный электрический сигнал. Этотэлектрический сигнал был записан на магнитограф типа 7003, после чего подан на управление сейсмоплатформой, на основаниикоторой был закреплен ПТС,Применение предложенного способамоделирования сейсмического воздействияна конСтрукцию позволяет повысить точность и в 2-3 раза сократить продолжительность испытаний. фо рмула изоб ретенияСпособ моделирования сейсмическоговоздействия на конструкцию, включающий 5 установку изакрепление 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 ис пытуемой конструкции в контролируемойточке, формируют динамический испытательный сигнал с измененными фазами гармонических составляющих ускорения в частотном диапазоне, соответствующем ре зонансам испытуемой конструкции согласно формулеф = /4 + С(ик)(Й)к 11 ф ф),25 лхгде у к - значение фазы К-й гармонии сигнала Х(с) при С(щк=1,уРк - значение фазы К-й гармоникисигнала Х(1) при С шк)=0;. С(вк) - коэффициенткоррекции 1С(вк)0;а)к - круговая частота, соответствующаяК-й гармонике сигнала Х(1);11 - момент времени, соответствующиймаксимальной величине сигнала Х(т);к - значение фазы на частоте вк передаточной функции в корректируемой точке испытуемой конструкции,причем ширина частотного диапазона определяется по соответствию величины ускоре- .ния в контролируемой точке заданномууровню спектральной плотности.1805412 Корректор М, Андрушенк Редакто КНТ С рои Заказ 940 ВНИИПИ оставитель В. Пискарехред М. Моргентал Тираж Подписное ственного комитета по изобретениям и открытия , 113035, Москва, Ж, РаушСкая наб 4/5 венно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101