[發明專利]一種大型動力機器基礎的地基參振質量分析方法

在審

• 申請號: 202210096339.0
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114595600A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 王鴻振;張春生;周勇;封磊;郭德昌
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;G06T17/10
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 韓小燕;沈敏強

1.一種大型動力機器基礎的地基參振質量分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：建立大型動力機器基礎結構的有限元模型；

步驟2：獲取地基詳細勘測數據，建立實體地基土體的有限元模型；

步驟3：建立大型動力機器基礎結構和地基土體的耦合關系；

步驟4：實體地基土體模型外側構建粘彈性人工邊界；

步驟5：將原地基土體的有限元模型定義為有質量地基模型A，根據原地基土體的有限元模型構建無質量地基模型B；

步驟6：基于無質量地基模型B開展模態分析，得到大型動力機器基礎在考慮實際地基土層彈性作用下各階模態的振型和自振頻率；

步驟7：構建一段白噪聲時程荷載；

步驟8：基于無質量地基模型B，開展白噪聲激振的動力時程計算；

步驟9：將白噪聲激振得到的振動位移響應進行頻譜分析，得到峰值頻率，并與所述步驟6模態分析得到的各階模態自振頻率對比，校核自振頻率相對偏差，驗證模型合理性；

步驟10：基于有質量地基模型A，開展白噪聲激振的動力時程計算；

步驟11：將有質量地基模型A白噪聲激振得到的振動位移響應進行頻譜分析，得到峰值頻率；根據有質量地基模型A和無質量地基模型B分別得到的峰值頻率計算地基參振質量；

步驟12：重復步驟8-11，計算各階模態的地基參振質量。

2.根據權利要求1所述的大型動力機器基礎的地基參振質量分析方法，其特征在于，所述步驟2中，實體地基土體在水平和豎向的延伸范圍，取值遵循如下原則：

在水平延伸方向，大型動力機器基礎結構外側到實體地基外側的距離L不小于基礎的等效邊長R，即L≥R；

其中，對于底面積為圓形的大型動力機器基礎結構，R取直徑；對于底面積為正方形的大型動力機器基礎結構，R取邊長；對于底面積為矩形的大型動力機器基礎結構，式中A為基礎底面積；

在豎向延伸方向，基礎底面至實體地基底面的距離，不小于基礎的埋深H。

3.根據權利要求1或2所述的大型動力機器基礎的地基參振質量分析方法，其特征在于，所述步驟2中，實體地基按照實際土層分布特征分層建模，考慮各土層的層厚及埋深，所述的實體地基的土體材料參數包括動彈性模量E_d、動泊松比μ_d，其計算方法根據彈性波波動方程推導公式為：

式中，ρ為土體的質量密度，通過所述詳細勘測資料中的室內試驗得到；v_p為各層土體的壓縮波速，v_s為各層土體的剪切波速，通過所述詳細勘測資料中的現場聲波試驗得到。

4.根據權利要求1所述的大型動力機器基礎的地基參振質量分析方法，其特征在于，大型動力機器基礎結構與地基土體耦合關系設置為無滑移的約束耦合關系。

5.根據權利要求1所述的大型動力機器基礎的地基參振質量分析方法，其特征在于，所述步驟5中，無質量地基模型B的地基土體材料密度設置為0或0.1kg/m³或小于0.1kg/m³。

6.根據權利要求1所述的大型動力機器基礎的地基參振質量分析方法，其特征在于，所述步驟7中，白噪聲時程荷載的頻帶寬度應大于動力機器荷載的頻率范圍，最小時間間隔不大于0.01s，總時長不小于10s。

7.根據權利要求1所述的大型動力機器基礎的地基參振質量分析方法，其特征在于，所述步驟12，進一步包括：

重復步驟8-11，計算各階模態的地基參振質量時，其中所述步驟8和步驟10中，白噪聲荷載的作用方向應與所述步驟6得到相應階模態振型的振動變形方向一致。

8.根據權利要求1所述的大型動力機器基礎的地基參振質量分析方法，其特征在于，所述步驟9中，若校核自振頻率相對偏差等于或小于5％，表明步驟6和步驟9兩種方法得到的自振頻率是基本準確的；若校核自振頻率相對偏差大于5％，則檢查并修改模型重新計算。