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通过地震波复现衡量TecPlat六自由度地震模拟试验平台性能
发布时间:2020-02-28 10:51

  地震波复现是衡量TecPlat六自由度地震模拟试验平台主要性能的方法之-,数据文件给出了三向同时的激振时,XYZ向的地震波输出,输入地震波为El-Centro地震波,地震波复现的ASD误差小于5%。

  浅源地震波地表特性表现为:纵波先到达,数秒后横波到达,纵横波之间会夹杂面波等复合波形,不同的震动频率,以及叠加面波的运动特性。

  另外,专业级别的地震以烈度来表示,从不同的台站数据可以观测不同的感受。

  通过研究地震形成的原因,了解地震运动的机理,有助于模拟和再现地震波的信号。因此本方案将在地震的波形种类和形成原因的基础上,通过MathLab分析地震运动的工程特点,通过相关地震资料,对地震的波形种类和传播特性等方面进行分析。当地震发生时,由于地壳深处产生急速地物质破裂和物质运动,是产生地震运动的地震源。这种波动通过连续性的地球介质,由地球内部向地球的表层四周传播开去,形成了一种在连续介质中传播的弹性波,称为地震波。依据传播形式地震波通常可以分为纵波(P波)、横波(S波)、面波(L波),纵波是推进波,在地震时,该波是从断裂处以相同的速度向各个方向传播开去,并沿着传播方向产生向前向后的振动,它主要引起的是地面的上下振动,破坏性比较弱;横波又称剪切波,这种波是在垂直于传播方向产生的振动,传播速度相对较慢,但是它能引起地面强烈的前后、左右抖动,破坏性相对较强。因此在现实中人们感受总是先颠后抖,并且总是感受到晃动比较明显。面波主要是由在地表面相遇纵波和横波叠加而产生的混合波,主要沿着地面传播,且振幅大、能量大,因此是对地表面建筑物的破坏和人员伤亡的主要因素。

  地震波是一种频带较宽的非平稳随机信号,是时间和空间上复杂的函数,同时地震波也与地震烈度、地质条件、传播介质等方面都有关,可通过MathLab来描述它。现有获得模拟地震运动数据的方法有种:一种是基于自然地震记录数据;二是基于工程地震模型的人工拟合地震波。

  考虑到在实际过程中,很难完整、详细、准确地记录某次地震中波形数据,同时由于地震波的随机性比较大,地震波的运动规律很难用一个确定的函数来描述。实践中为了模拟地震运动,通常采用基于工程地震模型的人工拟合地震波的生成方法,MathLab采用的基于三角函数叠加形成地震波方法和基于小波理论的人工地震波的形成方法等。来判断是否符合地震波相应的级别和烈度地震运动特征,然后依据相似性原理,将地震波数据进行处理,来控制TecPlat六自由度地震模拟试验台模拟逼真的地震波运动。

  地震模拟实验平台TecPlat的加速度频率响应特性结果如下,输入随机波,检测地震模拟实验平台加速度响应的谱(频谱、功率谱)。图中给出了平台满载情况下随机波输入、幅度为0.2g时的Z向响应功率谱。由此可见,在模控情况下,频宽为15Hz左右,经过数控补偿后,频宽可达20Hz。正常情况下可以完全满足大多数情况下的要求。

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