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《动力机器基础设计标准[附条文说明]》GB 50040-2020
住房和城乡建设部
实施时间:2021-03-01
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9.2 电动振动台基础

Ⅰ  动力计算

9.2.1  电动振动台基础动力设计时,应验算下列情况下基础的振动:

    1  竖向激振力作用在基础重心上,基础产生的竖向振动[图9.2.1(a)];

    2  竖向激振力作用点偏离基础重心,作用在通过平行于基础长边的对称轴上,基础产生俯仰和平动耦合振动[图9.2.1(b)];

    3  水平激振力作用在基础上方,且平行于基础长边的对称轴,基础产生侧倾和平动耦合振动[图9.2.1(c)]。

9.2.2  竖向扰力沿基础重心作用时[图9.2.1(a)],基础的竖向振动位移可按本标准第5.2.1条规定计算。

9.2.3  在沿x向偏心的竖向扰力Fvz作用下[图9.2.1(b)],电动振动台基础产生回转和平动耦合振动时,基础顶面控制点x向水平和竖向振动位移可按本标准第5.2.3条的规定计算,其中Mф1和Mф2可按下列公式计算:

式中:Mф1、Mф2——基组x-ф向耦合振动中机器扰力(矩)绕通过第一、第二振型转动中心Oф1、Oф2并垂直于回转面zOx轴的总扰力矩(kN·m);

          ex——机器竖向扰力Fvz沿x轴向的偏心距(m);

          Fvz——机器的竖向扰力(kN)。

9.2.4  在沿x方向水平扰力Fvx作用下[图9.2.1(c)],电动振动台基础产生回转和平动的耦合振动时,基础顶面控制点x向水平和竖向振动位移可按本标准第5.2.3条的规定计算,其中Mф1和Mф2可按下列公式计算:

式中:Mф1、Mф2——基组x-ф向耦合振动中机器扰力(矩)绕通过第一、第二振型转动中心Oф1、Oф2并垂直于回转面zOx轴的总扰力矩(kN·m);

          h0一一水平扰力Fvx作用线至基础顶面的距离(m);

          h1——基组重心至基础顶面的距离(m);

          ρф1、ρф2——基组x-ф向耦合振动第一、第二振型转动中心至基组重心的距离(m);

          Fvx——机器沿x轴的水平扰力(kN)。

Ⅱ  构造要求

9.2.5  电动振动台基础的材料和连接,宜符合本标准第9.1.8条的规定。

9.2.6  电动振动台基础的构造应符合下列规定:

    1  振动台基础底面边长均不应小于基础厚度,竖向激振的电动振动台基础底面长边与短边之比不宜大于2.0,水平向激振的振动台基础底面沿激振方向的边长和厚度之比不应小于1.5,基础厚度不宜小于1.Om;

    2  带有隔振装置的电动振动台,基础重量不应小于激振力的3.5倍;

    3  电动振动台基础不宜直接设置在四类土上,当地基为四类土时,应采用人工地基。

条文说明

    本节适用于单个作动器额定激振力不超过200kN,激振频率在5Hz~2000Hz,自带隔振装置的电动振动台基础的设计。本节主要是针对常用电动振动台基础设计所做的规定。常用电动振动台激振器的额定激振力不超过200kN,激振频率不超过2000Hz。电动振动台的主要目的是给被试件提供有效的振动作用力,因此,电动振动台的主要技术指标包括激振力、振动位移、振动速度和振动加速度等。对于电动振动台,当试件质量确定后,激振力就与加速度成正比。

    电动振动台基础设计时,除了具备基本设计资料外,尚应取得下列资料:①振动台规格型号;②振动台的额定激振力、额定振动加速度、额定振动速度、额定行程等参数;③振动台重心至基础顶面的距离、激振力作用方向和作用点位置;④试验台隔振器的参数;⑤振动台设备质量和运动部件质量等;⑥振动台额定负载和被试对象最大质量等。

  动力计算

9.2.1  电动振动台通常为单个激振器作用的试验装置,其基组振动模式与液压振动台相似,可以采用质点(刚体)-弹簧-阻尼体系模型。振动系统可分为竖向激振作用于重心、竖向激振作用于(单轴)偏心、水平激振作用三种形式。当水平与平面回转振动耦合时,可以按照平面刚体运动计算。

    基础动力计算时,坐标轴按照基础竖向为z轴;沿基础长轴方向为纵向x轴;沿基础短轴方向为横向y轴;基组坐标系中的原点取基组总重心。

9.2.2  竖向激振力作用于基础重心上引起基础竖向振动,可以按照单质点振动模型建立运动微分方程,计算基组重心处竖向线位移uz。此时,基础各点的竖向线位移均相同,可按液压振动台基础动力计算公式计算。

9.2.3  在竖向偏心扰力作用下,基础产生俯仰和平动耦合振动,该耦合振动为双自由度平面刚体振动体系,可按照振型叠加方法分析。这里激振力矩与液压振动台有所不同,基础动力计算公式与液压振动台基础相同。

9.2.4  在沿基础长轴方向水平激振力作用下,基础产生侧倾和平动耦合振动,该耦合振动为双自由度平面刚体振动体系,可按照振型叠加方法分析。这里激振力矩与液压振动台有所不同,基础动力计算公式与液压振动台基础相同。

  构造要求

9.2.5、9.2.6  电动振动台基础构造要求可以按照液压振动台基础的做法。常规电动振动台都自带隔振装置,因此,一些基础设计的构造要求比液压振动台适当放宽。

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