高精度离心机基座基础减振隔振数值模拟研究

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随着现代高精密仪器对测试精度的要求越来越高,场地微振动的防控成为目前亟待解决的问题。本文依托某精密仪器基座基础的减振隔振课题,以振动加速度作为控制指标,采用有限元软件ABAQUS对高精度离心机基座基础三维模型进行了合理的构建,分析了在拟定的场地微振动荷载下不同设计参数对离心机基座基础减振隔振效果的影响,供实际工程建设参考。本文主要研究内容与成果如下:
  1.通过对场地微振动作用下不同模型参数的计算结果进行频谱分析,发现以最大模型尺寸所得到的加速度有效值为准确值时,其余模型所产生的相对误差基本控制在5%以内;对本项目而言,圆形边界比方形边界更为合理,且计算结果偏保守;计算得到的加速度幅值和加速度有效值均随网格单元尺寸的减小而减小,并趋于稳定。
  2.改变基础埋深对减振效果的影响与地面和地下20m处同时加载的方式有关,在本文使用的场地微振动作用下,基础埋深8m时取得了最好的减振效果。
  3.空沟的隔振效果优于混凝土屏障;采用高强度等级的混凝土屏障并不会对隔振效果有明显的提升。
  4.在一定范围内增大屏障深度使得隔振效果总体上呈现提升的规律,增大屏障厚度可提高隔振效果。但随着屏障深度和厚度的不断增大,隔振效果不再出现明显的变化。
  5.在基础半径保持一致时,随着基础高度的增大,减振效果总体上向不断提升的趋势发展,且基础半径越大所表现的提升趋势越明显;在基础高度保持一致时,增大基础半径能有效提升减振效果,且基础越高随基础半径增大所提升的减振效果越明显;保持基础高度相同,同一质量下圆形基础的减振效果好于方形基础;不同基础形式的减振效果由好到差依次为:桩基础结合混凝土基础垫层、混凝土基础垫层、与混凝土垫层同体积的砂垫层。
  6.在“竖直屏障+基础深埋+混凝土基础平台+混凝土基础垫层+桩基础”的减振隔振系统作用下,与振源相比,离心机基座基础的加速度幅值得到了1~3个量级左右的衰减,加速度幅值谱的隆起频带为 0Hz~10Hz,加速度最大幅值及加速度有效值均小于设计要求的“2.5×10-6g”。
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