[發(fā)明專利]一種驗(yàn)證重型機(jī)床地基承載力實(shí)驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310751599.8
• 申請(qǐng)日: 2013-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103743885A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志峰;張柯;王建華;楊恩芝;寧越;蔡力鋼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于重型機(jī)床地基實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種重型機(jī)床地基承載力實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

重型機(jī)床在我國(guó)的機(jī)械、航天、國(guó)防、能源等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，是我國(guó)裝備制造業(yè)具有代表性的產(chǎn)品。但是，國(guó)內(nèi)重型機(jī)床目前存在的主要問(wèn)題之一就是由于重型機(jī)床體積龐大、質(zhì)量很大，地基很難滿足機(jī)床承重的要求，對(duì)機(jī)床精度帶來(lái)極大地影響。研究機(jī)床地基的承載力需要建立機(jī)床和地基模型，然后利用土箱實(shí)驗(yàn)進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)。

目前的土箱實(shí)驗(yàn)主要研究建筑物地基承載力，以及地震波對(duì)地基及基礎(chǔ)的影響，而沒(méi)有針對(duì)重型機(jī)床地基承載力的實(shí)驗(yàn)，由于重型機(jī)床質(zhì)量大，要求精度高，所以對(duì)地基承載力有更高的要求，因此進(jìn)行重型機(jī)床地基承載力的實(shí)驗(yàn)是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種重型機(jī)床地基承載力實(shí)驗(yàn)方法，該方法能克服現(xiàn)有地基承載力實(shí)驗(yàn)方法，考慮到重型機(jī)床對(duì)地基承載力以及對(duì)地基不均勻沉降有更高要求，故采用箱型基礎(chǔ)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種重型機(jī)床地基承載力實(shí)驗(yàn)方法，該方法包括確定模型箱尺寸、確定模型材質(zhì)及相似比、試驗(yàn)臺(tái)搭建、施加載荷、數(shù)據(jù)測(cè)定及分析。

具體而言，各步驟實(shí)施過(guò)程包括如下。

1確定模型箱尺寸

模型箱尺寸根據(jù)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的大小、實(shí)驗(yàn)器材及實(shí)驗(yàn)成本綜合考慮，模型箱結(jié)構(gòu)內(nèi)部采用木板外面搭建鋼架的形式，鋼架結(jié)構(gòu)外面包裹一層酚醛泡沫板用以隔絕模型箱外界因素的影響，模型箱有一面是用螺栓固定的，卸下螺栓可以拆除模型箱一面，方便更換實(shí)驗(yàn)土。

2確定模型材質(zhì)及相似比

由模型箱尺寸確定實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某叽纾鶕?jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某叽绾蛯?shí)際機(jī)床基礎(chǔ)的尺寸算得尺寸相似比選取制作模型的材料時(shí)根據(jù)材料的密度、彈性模量，求出所有物理量的相似比，為滿足實(shí)驗(yàn)要求所選材料必須滿足所有相似比條件。

3試驗(yàn)臺(tái)搭建

3.1裝配模型，把模型箱放置于干凈平整的地面上，模型箱底部有調(diào)平裝置保證模型箱水平，周邊固定，往模型箱里添加實(shí)驗(yàn)土，最后保證填土高度大于模型箱高度的三分之二且不大于模型箱高度；添加完模型土需夯實(shí)，基礎(chǔ)模型需置于夯實(shí)的模型土上并保證模型處在模型箱的中間位置，基礎(chǔ)模型周邊填土繼續(xù)夯實(shí)；

3.2實(shí)驗(yàn)土內(nèi)布置土體沉降計(jì)，基礎(chǔ)模型內(nèi)布置應(yīng)變傳感器，機(jī)床模型上面布置位移傳感器。

4施加載荷

4.1預(yù)壓載荷，將機(jī)床及加工件的重量之和乘上變形基本安全系數(shù)a得出的重量值，然后求得應(yīng)力大小，相識(shí)比S_σ=S_ES_ε得出實(shí)驗(yàn)中需要加載的力的大小，預(yù)壓時(shí)間為一個(gè)月；

4.2不均勻沉降載荷，預(yù)壓結(jié)束后，把基礎(chǔ)模型表面清理干凈，根據(jù)機(jī)床載荷圖，按照相似設(shè)計(jì)理論計(jì)算出的相似比S_σ計(jì)算出對(duì)模型基礎(chǔ)需要施加的壓力，然后對(duì)基礎(chǔ)施加局部壓力，并設(shè)定相應(yīng)加載時(shí)間。

5、數(shù)據(jù)測(cè)定與分析；

5.1施加預(yù)壓載荷期間，記錄基礎(chǔ)模型和實(shí)驗(yàn)土層沉降的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，預(yù)壓結(jié)束后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用相關(guān)擬合軟件對(duì)預(yù)壓期間基礎(chǔ)模型和實(shí)驗(yàn)土層隨時(shí)間的沉降變化曲線進(jìn)行擬合；數(shù)據(jù)擬合軟件可選擇為Matlab或original。

5.2施加不均勻沉降載荷期間，記錄基礎(chǔ)和機(jī)床模型的變形，基礎(chǔ)模型不同位置處的內(nèi)應(yīng)力等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。不均勻載荷試驗(yàn)結(jié)束后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)擬合軟件擬合出不均勻沉降實(shí)驗(yàn)期間基礎(chǔ)變形圖、機(jī)床刀尖點(diǎn)位置的偏移圖和機(jī)床模型橫梁內(nèi)應(yīng)力變化曲線分析圖。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果。

本實(shí)驗(yàn)方案成本低，可以從模型箱尺寸和實(shí)驗(yàn)材料綜合考慮以節(jié)約成本。方案基于成熟的相似比理論，實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)實(shí)際情況，實(shí)施效果更加準(zhǔn)確有效。本方案合理高效，去除了不必要的操作，具有非常高的效率。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)驗(yàn)流程圖。

圖2為模型箱內(nèi)部鋼架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為預(yù)壓沉降曲線。

圖4為基礎(chǔ)模型不均勻變形曲線。

圖5為機(jī)床模型刀尖點(diǎn)位置的偏移圖。

圖6為機(jī)床模型橫梁內(nèi)應(yīng)力變化曲線。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施加以說(shuō)明。

以下以重型龍門機(jī)床為例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)分析。

1確定模型箱尺寸