外文翻譯專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師1用于吸力式基礎(chǔ)離心機(jī)模擬的動(dòng)力加載設(shè)備王淑云1,張建紅2,魯曉兵1,矯賓田1(1.中國科學(xué)院力學(xué)研究所,北京100080；2.清華大學(xué)水利系,北京100084)摘要:吸力式桶形基礎(chǔ)廣泛地應(yīng)用于海洋油氣開發(fā)的海洋平臺(tái)。在冬季,渤海冰排會(huì)對(duì)平臺(tái)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊,引起振動(dòng)。本文介紹了一套用于土工離心機(jī)實(shí)驗(yàn)的動(dòng)力加載設(shè)備,并介紹了該套設(shè)備在模擬吸力式桶形基礎(chǔ)在受到等效動(dòng)冰載作用下的響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究情況及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果表明,當(dāng)載荷幅值超過一個(gè)臨界值時(shí),地基上部會(huì)發(fā)生軟化甚至液化。超孔隙水壓從土體上部到下部,從桶形基礎(chǔ)壁面到遠(yuǎn)處逐漸減小。在動(dòng)載荷作用下,桶形基礎(chǔ)和臨近土體會(huì)發(fā)生大的沉降。桶形基礎(chǔ)尺寸越小,動(dòng)載荷響應(yīng)越大。關(guān)鍵詞:吸力式桶形基礎(chǔ)；動(dòng)力加載設(shè)備；冰致振動(dòng)；離心機(jī)模擬1.緒論近幾年來，吸力式桶形基礎(chǔ)已經(jīng)經(jīng)常被應(yīng)用到海上工程上。首次利用吸力式桶形基礎(chǔ)是有吸引力的,因?yàn)樗惭b使用和維護(hù)方法簡便。例如，只通過水泵抽水在一到三個(gè)小時(shí)內(nèi)就能把一個(gè)9米寬10米高的吸力式桶形基礎(chǔ)安裝好。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是他可以提供能量巨大的提升吸力。盡管對(duì)吸力式桶形基礎(chǔ)的安裝和靜態(tài)承載能力都進(jìn)行了一系列的研究試驗(yàn)，但是其動(dòng)力性載荷的的作用下的狀況我們還不得而知。由于在動(dòng)力性載荷方面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的匱乏而導(dǎo)致了我們我們對(duì)其一系列的試驗(yàn)計(jì)劃已加深這方面的認(rèn)識(shí).。在花費(fèi)巨大的人力和物力在不同環(huán)境下對(duì)其原型機(jī)進(jìn)行承載能力的測試發(fā)現(xiàn)起實(shí)用性是有限的。小規(guī)模實(shí)驗(yàn)的參數(shù)很容易被改變。但是問題是依靠標(biāo)準(zhǔn)裝載的小數(shù)量土壤的壓力測量不能正確反映不同的設(shè)計(jì)。如果在巖土離心機(jī)中進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)這些限制是可以克服的。在離心機(jī)中泥土所受的壓力和在原型中所受的壓力是一樣的。例如：在100g(100倍地球引力)下，一個(gè)直徑9米高9米的基礎(chǔ)所提供的吸力可以用直徑0.09米高0.09米的基礎(chǔ)來模擬。原型和模型的縮放比例是100：1。在中國的渤海冰振裝置的動(dòng)力載荷的裝載是被控制的。通過對(duì)平臺(tái)和參數(shù)的控制這種類型的水平負(fù)載的動(dòng)力載荷可以向土層傳遞，例如土層的厚實(shí)度和參數(shù)的變化。結(jié)果桶形基礎(chǔ)的承載能力將會(huì)減小。因此，闡明桶形基礎(chǔ)在這種類型下的裝載的動(dòng)力行為為實(shí)際的設(shè)計(jì)提供方法和參數(shù)是重要的也是必要的。在這篇文章中，我們首先引進(jìn)了一套動(dòng)力裝載裝置用來模擬橫向動(dòng)力載荷。隨后吸力式桶行基礎(chǔ)的冰致循環(huán)實(shí)驗(yàn)得出了一系列數(shù)據(jù)，研究主要集中在對(duì)裝載振幅效應(yīng)，斗的大小和結(jié)構(gòu)重量的研究上。2插圖：激勵(lì)式電磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置主要如圖的激勵(lì)式電磁的組成.這種激勵(lì)式的裝置由永久磁鐵圓柱形銀制線圈，2個(gè)銅制彈簧片、測壓元件和一根鋼棒通過線圈連接起來.該設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)主要的技術(shù)挑戰(zhàn)。(1)圓柱線圈要懸浮在永久磁鐵上，懸浮空間必須要很小以免損磁，但是在正交引力的作用。下圓柱線圈會(huì)發(fā)生橫向運(yùn)動(dòng)，在這狹小空間里線圈的變形會(huì)被鎖定。為了避免種情況一根軸和兩個(gè)銅制彈簧片被安裝而使線圈直線運(yùn)動(dòng)而不被鎖.這種技術(shù)還沒有完全被有效的論證。(2)線圈的重量在裝載方向上的變形應(yīng)盡量最小化。銀線圈所形成的圓柱線圈用來提高性能和限制重量在0.5kg以內(nèi)。裝置的總重量為14kg，因此0.5kg的線圈重量不會(huì)對(duì)150kg的保險(xiǎn)裝置產(chǎn)生影響。線圈在剛性桿上的周期來回運(yùn)動(dòng)所形成的周期載荷形成了桶的模型。圖2是控制系統(tǒng)的負(fù)載裝置裝載功能是將電腦信號(hào)反饋給伺服放大器。激勵(lì)式電磁的裝載輸出不斷的被測壓裝置監(jiān)測并反饋給示波器。孔隙壓力傳感器的輸出信號(hào)（PPT）和線性變量變壓器（LVDT）通過離心機(jī)滑動(dòng)環(huán)并修改數(shù)據(jù)。這個(gè)裝置在80g的離心加速度下以不同的振幅和頻率進(jìn)行著的橫向循環(huán)力。所以，模型的裝載頻率和原型的換算系數(shù)是1：80，模型的振幅頻率和原型的換算系數(shù)是1：6400。模型離心機(jī)100N的最大周期負(fù)荷和64HZ的頻率代表了原型640KN最大周期負(fù)荷和0.8HZ的工作頻率。表1表明了離心機(jī)的技術(shù)規(guī)格。80N所需要的電力在圖3種表示。2離心機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成圖4顯示了離心機(jī)和模型的結(jié)構(gòu)組成。鋁制箱體長寬高是600mm350m350mm，在箱體內(nèi)部周圍圍上了210mm的厚沙，在它的底部墊上了20mm的粗沙以用來隔熱。有20mm的水在沙子的表面。執(zhí)行機(jī)構(gòu)由二個(gè)緊固在法蘭上面的鋼粱支持。圖4顯示了兩根梁決定了相對(duì)于箱體的那一邊它在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的后面。一臺(tái)微型攝像機(jī)裝在模型中的法蘭上用來監(jiān)視模型的運(yùn)動(dòng)。模型桶是一個(gè)外徑為60mm內(nèi)徑為56mm高為72mm的鋼桶。平臺(tái)的靜負(fù)載通過在軸表面裱好的沙囊來模擬。桶的運(yùn)動(dòng)情況被2臺(tái)低壓試驗(yàn)裝置監(jiān)控，當(dāng)離心機(jī)模型在80g的力下測試，它的動(dòng)作和直徑4.8米的原型機(jī)的動(dòng)作是根本上相符的。33.實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)在清華大學(xué)50g-tons離心機(jī)上進(jìn)行，其最大離心加速度為200g，其有效載荷為250kg每200g離心加速度。實(shí)驗(yàn)材料是重力為2.69顆粒直徑為0.14mm的細(xì)沙，滲透性為510-3mm/s。三個(gè)鋼制模型桶被用在實(shí)驗(yàn)中，內(nèi)部深度（不包括頂面蓋帽厚度）分別為48mm、72mm、90mm，其內(nèi)部直徑都為60mm，壁厚和蓋厚都為2mm。一個(gè)外徑10mm內(nèi)徑8mm高度100mm的管子被焊接在桶蓋的中心。保證球能夠上下移動(dòng)的光滑凹槽使其適應(yīng)與管道連接的桶的沉降，鋼桿的一端與球連接另一端與電磁驅(qū)動(dòng)裝置連接，因此當(dāng)桶靜止時(shí)桿無法牽引。一個(gè)線性變量變壓器（）位于管子的上部用來測量它的垂直位移，另一個(gè)線性變量變壓器（）位于管子和鋼桿同一水平線上用來測量其水平位移。其余兩個(gè)低壓試驗(yàn)裝置位于沙子表面用來測量不同位置的沙子的沉降狀況。十個(gè)產(chǎn)于DruckCo的PPTs被埋在桶中沙子中（圖5所示）。為了保證實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性，制造中將210mm厚的沙層模型分成5層，并用手輕輕將其壓縮。通過干燥劑控制此過程，水深超過沙表面1cm。干沙樣品準(zhǔn)備好了以后，通過容器底部孔慢慢地把水滲透到沙層里。20mm厚的粗砂層堆積在容器底部保證水均勻的上升并且防止水發(fā)熱。當(dāng)水位低于沙的表面，就使用真空機(jī)持續(xù)38小時(shí)抽吸沙子里的氣體，以保證飽和度。在實(shí)驗(yàn)中采用了兩種方案。第一個(gè)方案：一排PPT傾向于沙層深度激勵(lì)面并且遠(yuǎn)離桶邊緣2mm，上層的低于沙層表面20mm，從上到下其他的都是以20MM間隔一個(gè)一個(gè)排開。雙排的傾向于沙層的反面。一排離桶壁2mm，另一排52mm。第二種方案：在承載方向?qū)吷想p排PPT都是離壁邊緣2mm。一排PPT低于沙的表面傾向水平偏轉(zhuǎn)方向20mm，除了桶外被處理的P