[發明專利]一種六自由度地震模擬振動裝置

有效

• 申請號: 201610035916.X
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105466658B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 劉吉夫;石瑤;鄧志飛
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G01M7/06
• 分類號: G01M7/06;G01M7/02
• 代理公司: 北京尚德技研知識產權代理事務所(普通合伙) 11378
• 代理人: 嚴勇剛;陳曉平

一種六自由度地震模擬振動裝置，包括一個支撐平臺，所述支撐平臺包括支撐地震模型的臺面，所述臺面由多個結構相同的動作單元拼接而成，每個動作單元均可獨立垂直于臺面上下運動，支撐平臺通過一個第一平臺框支撐在一個第二平臺框上在水平面內運動。本發明的六自由度地震模擬振動裝置可以通過多個動作單元拼接而成的臺面提供在垂直方向上局部拆分地上下運動，從而能夠直接對地震模型的土體部分進行局部作動，通過對模型土體進行分離的連續作用，可使模型土體產生真實的剪切效果，并且還可以通過第一平臺框和第二平臺框提供水平方向的前后、左右運動，以此構成了六個自由度的全方位的地震模擬。

技術領域

本發明涉及一種模擬地震的試驗裝置，尤其是一種能夠六自由度模擬地震振動的實驗裝置，所述實驗裝置尤其可用于模擬地震的局部區域相對運動的情況。

背景技術

地震模擬振動裝置廣泛應用于航空航天、地震模擬、產品可靠性、土工工程等領域，其中，地震模擬是地震模擬振動裝置非常重要的應用領域。

地震波在地球內部的傳播分為縱波和橫波。振動方向與傳播方向一致的波為縱波(P波)，來自地下的縱波引起地面上下顛簸振動。振動方向與傳播方向垂直的波為橫波(S波)，來自地下的橫波能引起地面的水平晃動。因此模擬地震振動就不得不考慮模擬地震的水平方向以及垂直方向的運動。

例如，中國專利申請CN 200910066560.6公開了一種水平雙向地震模擬振動臺綜合系統，其模擬的就是地震水平方向的振動，例如中國專利申請CN 201310491139.6公開了一種雙臺面大位移三軸六自由度地震模擬振動裝置及方法，該現有技術中提供的振動裝置模擬的主要也是地震水平方向的振動，垂直方向的振動是通過整體臺面運動所實現的，類似的，中國專利申請CN 201110139990.3中所公開的離心機用振動臺比上述現有技術更近了一步，該現有技術的振動臺能夠同時模擬地震的水平和垂直雙方向的振動，從而可以獲得更真實的地震實驗效果。

從上述現有技術可見，現有的地震模擬實驗裝置仍然處于簡單模擬地震振動的狀態，實驗時整個地震模型設置在振動臺的一體化臺面上，通過振動臺的動力裝置推動整個臺面作水平方向的前后左右運動，或者推動整個臺面作垂直方向的上下運動，整個地震模型會隨著臺面的水平和垂直運動一起運動。由于實驗平臺的體積所限，單個實驗平臺最大的臺面也很少有超過20m×15m的，因而地震模型的整體尺寸也不會太大，因此這樣的實驗只能通過模擬獲得整個模型受到劇烈振動之后的整體地震數據，低震級的輕微振動由于模型尺寸太小，因而在模型尺度范圍上對整個模型的影響極小，而且由于地震模型是整體運動的，也無法模擬局部區域的相對運動所帶來的地震影響。

并且，類似于中國專利申請CN 201310491139.6中公開的六自由度地震模擬振動裝置，其提供的雙層臺面的結構高度太大，重心高穩定性不好，在諸如離心重力試驗環境下模型容易傾覆，且過多的驅動裝置設置導致設備的可靠性差，控制復雜，實用性不高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種六自由度地震模擬振動裝置，以減少或避免前面所提到的問題。

為解決上述技術問題，本發明提出了一種六自由度地震模擬振動裝置，用于模擬地震模型在地震下的振動，所述模擬振動裝置包括一個支撐平臺；所述支撐平臺包括支撐所述地震模型的臺面，設置在所述臺面下方的支撐架以及位于所述支撐架下方的支撐板；所述臺面由多個結構相同的動作單元拼接而成，每個所述動作單元下方均設置有一個對應的驅動機構；每個所述驅動機構均設置在所述支撐架內部相互分隔的獨立的容納空間中；所述支撐架可拆卸地安裝在所述支撐板上；所述支撐平臺通過一個第一平臺框支撐在一個第二平臺框上；所述支撐平臺設置在所述第一平臺框上并可相對所述第一平臺框在第一水平方向上運動；所述第一平臺框支撐在所述第二平臺框上并可相對所述第二平臺框在垂直于所述第一水平方向的第二水平方向上運動。