[發明專利]基于振動頻譜反推的大型結構地面振動響應預估方法

有效

• 申請號: 201811167233.5
• 申請日: 2018-10-08
• 公開（公告）號: CN109359370B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 韓貴鑫;羅忠;李玉奇;張永強;張文笛;楊洪朋
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

本發明屬于抗震特性仿真分析技術領域，涉及基于振動頻譜反推的大型結構地面振動響應預估方法，步驟如下：第一步，對地點已有的大型支撐平臺建立全尺寸模型；第二步，將支撐平臺的全尺寸模型放入Ansys中分析設置；第三步，將預估激勵源信息導入到Ansys中，對全尺寸模型進行響應譜分析，直至仿真值與實測值差值小于設定值，此時輸入的激勵幅值和激勵頻率即為最優激勵解；第四步，將待安置的大型精密結構全尺寸模型和最優激勵解同時輸入到Ansys中進行響應譜分析，仿真得到在同一地點的振動響應值。本發明可為待安置設備的結構和材料選擇提供可靠的指導意見，整體操作過流程簡單，計算結果準確，具有很強的工程實踐可行性和指導性。

技術領域

本發明屬于抗震特性仿真分析技術領域，涉及一種基于振動頻譜反推的大型結構地面振動響應預估方法。

背景技術

大型精密儀器設備是我國開展相關科學研究和實踐創新的基石，儀器設備的質量水平是衡量一個國家科技發展水平的重要基準。隨著科學的進步，科學技術更多地與社會經濟建立起連接和融合，此舉也大大地促進了科學技術對的發展和進步，使得數量更多、質量更好、專業化更高的大型精密設備進入到科學研究領域。我國近些年來經濟迅猛發展，近年來逐步加大對科技的投入，特別是在國家科技計劃和項目的支持下，我國高校和科研院所的大型貴重儀器水平有了大幅度提高。

在大型精密設備技術水平和緊密程度不斷提高的前提下，大型精密儀器在某地區能否正常運轉成為了大家關注的重點。眾所周知地面振動會引起大型儀器設備的振動，進而影響整體結構的正常工作，甚至嚴重的會導致設備的故障。實際工程實踐中經常會出現某精密平臺器件安裝在某地區地面時，在地面隨機激勵的作用下，相關部門對其振動幅值有著嚴格要求，且無法獲取該地區地面振動激勵源的幅值和頻率信息等問題，進而難以進行仿真計算。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于振動頻譜反推的大型結構地面振動響應預估方法，該方法根據某地已有支撐平臺的振動響應，利用Ansys Workbench中的響應譜分析方法反推出此地地面的激勵源信息，之后將地面激勵源信息應用到待安置大型精密結構上，以計算待安置大型精密結構振動響應預測值，設計人員可通過修改待安置大型精密結構的結構和屬性等，使其振動響應值達到要求范圍；此方法可為精密結構的模型設計和材料選取提供理論支持和修改方向。

本發明的技術方案如下：

基于振動頻譜反推的大型結構地面振動響應預估方法，步驟如下：

第一步，對地點已有的大型支撐平臺建立全尺寸模型；

進一步的，所述的建立全尺寸模型具體方式為：

利用建模軟件根據已有大型支撐平臺的圖紙建立其三維實體模型，其中大型支撐平臺有支撐腿和支撐平臺兩部分組成，支撐腿為地面與支撐平臺之間的連接物，支撐平臺由N個平板通過螺栓相連接組成；根據實際情況對支撐腿和支撐平臺進行材料設置。

第二步，將支撐平臺的全尺寸模型放入Ansys Workbench中進行分析設置。

進一步的，所述的分析設置采用在前處理中賦予全尺寸模型中各結構模塊的材料屬性，包括密度、泊松比、彈性模量、抗拉強度和屈服強度等。

合理設置已有支撐平臺的邊界條件和各接觸對之間的接觸關系。邊界條件包括支撐腿處的固定形式和約束條件，接觸對之間的接觸關系包括支撐腿與已有平臺之間的接觸形式和N個平板之間的接觸方式，分別將支撐腿與地面之間設為綁定接觸；支撐腿與平板之間設為摩擦接觸。對已有平臺模型進行合理的網格劃分，并在一些關鍵的部位進行網格加密處理。

第三步，根據相關文獻和實測的輸出結果，預估出一組激勵源信息，將預估激勵源信息導入到Ansys Workbench中，對全尺寸模型進行響應譜分析，對激勵頻率和激勵幅值進行調整，直至仿真值與實測值差值小于設定值，此時輸入的激勵幅值和激勵頻率即為最優激勵解；