福州大学地震模拟振动台三台阵

地震模拟振动台三台阵系统简介
一、应用领域
▪地震工程力学的基础性研究：地震机理研究；桥梁等的整体抗震试验研究；房建等土木工程结构的抗震试验研究；管线以及地铁、隧道结构等的抗震试验研究；
图1 建成后的三台阵系统示意图
二、系统组成和主要参数
主要包括三个水平三自由度振动台，其中中间固定台为4m×4m，两个可移动边台为2.5m×2.5m，系统主要技术参数如下：
台面尺寸: 2.5m×2.5m—4m×4m—2.5m×2.5m
振动方向: 水平三向(X、Y向和水平转角)
最大有效载荷: 10t—22 t—10t
台面最大位移: +/-250 mm
台面满载最大加速度: X向1.5g；Y向1.2g
工作频率范围: 0.1~50Hz
振动波形: 周期波、随机波、地震波
控制方式: 数控
台面最大距离: 30m
图2 4m×4m振动台示意图
4m×4m 台性能曲线如图3：
Y X
Y
X
图 3 4m×4m振动台满载性能曲线
图4：2.5m ×2.5m 振动台示意图
2.5m ×
2.5m 性能曲线如图5：
图 5 2.5m ×2.5m 振动台满载性能曲线
X Y
X
Y X
Y
设备主要部件：
图6(a) 100-500-110 系列作动器图6(b) 100-500-125 系列作动器
图6(c) 蓄能器图6(d) 小型静压轴承
图6(e) 125-9503系列转动支座图6(f) 050-9527系列校正支座
图6(g) m100-9519 –n300KN 系列预载支座图6(h) m080-9518 – 300KN系列预载支座油源、冷却和配电系统相关技术参数
●液压油泵系统工作压力28MPa，连续工作时间不少于72小时，油源静重12吨。

●五台油泵技术指标为：110KW、380V/230A、50HZ，总功率550KW；另加备用一台油泵的电源箱，
设计共用750KW。

●冷却水用量：在25℃时为1200升/分钟，设计8台冷却水泵+2台备用水泵，每台15KW；合计150KW，
进水管至油泵冷却水管之间加设旁溢流阀，防止油泵关机后冷却水过载（过载保护）；
●系统接地地线电阻不大于3欧姆；
●配电房室内环境温度要求为：25 o C±3 o C；空气流量为240m3/分钟，设置排风管道和排风机。

地下油源和冷却系统布置图：
图7 油源和冷却系统布置图
图8 油源系统
三控制系统和数据采集系统
控制系统要求具有具有离线迭代（Off-line）和在线迭代（On-line）两种控制方式，实时控制器应包含以下控制技术：
●三参量控制：在整个工作频率范围内，对所有自由度，应能同时进行D、V和A的
闭环和输入控制；
●倾覆力矩及偏心力矩的自动补偿；非线性饲服阀流量补偿技术；油柱共振补偿控制；
●差压稳定控制；力平衡控制；几何交叉耦合补偿；试件动力特性补偿；
●自适应控制补偿；幅值相位控制；
数据采集系统配有128通道的16位试件数据采集系统，其中应变64ch, 加速度40ch，速度4ch，位移16ch，其它4ch，并在软硬件中预留可扩展的采集通道。

每个数采通道的最大采样频率在20kHz以上，试件通道模拟信号输入频率范围在0~200Hz。

采集系统能对每个通道提供可自动设置的激励电压，并对每个通道进行滤波，计算机能够自动设置和标定，同时必须配备相关的数据分析和处理软件。

PULSAR 数字控制系统见图9：
图9 PULSAR 数字控制系统示意图
四、三台阵工作模式：
⏹三台独立工作模式（三个单台分别独立工作）；
⏹三台合成整体工作模式（两或三台同步工作，三台同步可以相当于7.0m x 2.0m大型振动台）；
⏹三台作关联运动的台阵工作模式（两/三个振动台异步控制，输入控制波形可以相同，也可以不同）；
⏹中间一台3.0m x 3.0m为固定台，两边2个2m x 2m振动台可纵向移动，单台移动最大距离10m。

图10 三台阵系统同步工作。