2.地震模拟振动台阵虚拟仿真实验
信息来源:暂无    发布日期:2014-10-31    浏览次数:0

该三台阵系统总共可承受超过40t重的模型荷载,其中大台最大承载为22t、小台为10t,台面满载时加速度可达到1.5g,也即可模拟烈度超过10度的地震动试验。该系统采用全数字化电脑控制,可真实的再现地震波全过程,如图3所示。

地震是地球地壳释放巨大能量的过程,因而振动台设备运行时也需要巨大的能量才能模拟地震,这些能量一般是由电能转化为机械能来实现。该振动台设备每小时用电量超过5.0×105W,一天运行八小时就要耗电超过4.0×106W,若一度电按0.5元计,运行一天就要花费2000元人民币,也就是说,地震模拟振动台模型实验项目是一个高耗能、高消耗的实验项目,同时,振动台自身即为一震源,其运行时噪声大、管道压力高,作动器作用力大,若大批量学生集中在试验场地周围,具有较高的危险性。此外,地震模拟振动台模型制作成本高、耗材大。因而目前该实验项目只是参观认识实验,在参观时一般不开机,仅让学生对其有一个最基本的了解。因此,若使学生较全面的认识和了解该试验,建设地震模拟振动台阵虚拟仿真实验是非常必要的。

虚拟仿真实验设备由摄像机、后端采集电脑、采集卡、串口服务器、专业版智能导播系统等部分组成。该虚拟仿真实验设备可通过网络同步直播观看地震模拟振动台试验全过程或点击观看此前记录的其他实验。

具体地来说,就是应用虚拟仿真实验平台,让学生了解地震模拟振动台阵相关设备和操作方法;同时,以录制好的实际已开展的试验模型为实例,来生动地和动态地讲解地震模拟振动台模型的基本设计方法(以动力相似比设计为理论基础的设计方法),模型试验目的、意义以及参数的确定,模型的制作、加工、吊运和安装等,使学生了解地震模拟振动台试验大纲和方案的编写;同时,进一步讲解试验过程中应注意的问题,包括安全辅助装置的安装、模型测点的布置、量测仪器的安装和初调、试验人员和辅助人员的分工和安排、模型的动力特性试验和地震波试验、数据采集和校核;在试验完成后应按时安全的拆除模型,并及时整理和分析相关数据等,使学生全面了解振动台试验的全过程。

在试验条件和现场环境允许情况下,也可让学生到现场参观地震模拟振动台设备和控制过程,观看地震波加载试验过程,使学生对结构模型在地震作用下的影响及破坏过程有个较直观的了解和体验,真正体现虚实相结合和相补充、能实不虚的原则,实现真实实验不具备和难以完成的教学功能,充分体现出该虚拟仿真实验的建设意义。

图3 振动台虚拟仿真试验


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