Đang tải... (xem toàn văn)
(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất(Luận văn thạc sĩ) Tính toán, thiết kế và mô phỏng bàn rung phục vụ trong nghiên cứu động đất
Luận VănTốt Nghiệp GVHD: TS PHAN ĐỨC HUYNH LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 04 năm 2014 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Văn Phúc HVTH:NGUYỄN VĂN PHÚC iii Luận VănTốt Nghiệp GVHD: TS PHAN ĐỨC HUYNH CẢM TẠ Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Xây Dựng Cơ Học Ứng Dụng Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn thầy TS Phan Đức Huynh, dù bận rộn với công việc giảng dạy thầy dành thời gian quan tâm, hướng dẫn, bảo tận tình cho tơi suốt q trình thực luận văn.Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình người thân động viên, khuyến khích suốt trình nghiên cứu HVTH:NGUYỄN VĂN PHÚC iv Luận VănTốt Nghiệp GVHD: TS PHAN ĐỨC HUYNH TÓM TẮT Kỹ thuật xử lý tính tốn kết cấu cơng trình năm gần có nhiều tiến triển Dao động kết cấu chịu ảnh hưởng động đất phải đo lường cải tiến để chống lại tác hại động đất.Tuy nhiên việc tính tốn dao động ảnh hưởng kết cấu giới hạn dạng mơ hình tốn học,thường đơn giản so với kết cấu phức tạp thực tế Do mà bàn rung công cụ hữu dụng nghiên cứu mô động đất cho kết cấu công trình Và mục đích đề tài tính tốn,thiết kế mơ mẫu bàn rung thủy lực hạng trung có bậc tự để tiến hành mơ động đất kiểm tra mơ hình cấu trúc phức tạp Dự án thực với điều khiển ba biến , van servo truyền động ,hệ thống bàn rung hệ thống cung cấp lượng.Xây dựng mơ hình tốn học hệ thống tính tốn thơng số ảnh hưởng đến tồn hệ thống thơng số điều khiển, độ nhiễu trạng thái ổn định hệ thống, mô miền thời gian để phân tích dự đốn đáp ứng hệ thống HVTH:NGUYỄN VĂN PHÚC v Luận VănTốt Nghiệp GVHD: TS PHAN ĐỨC HUYNH ABSTRACT Recent industrial progress and computation technology made it possible to construct more complex structures.Vibration of these structures due to seimic strength must be measured and proved to prevent them from damage when they are subjected to earthquake.However ,the accuracy of estimating the effect of vibrating structures is limited by the mathematical models,which are normally simplified from the actual complex structures The main purpose of this study is to obtain the design specifications three degree of free hydraulic shaking table with medium loading,which can function primarily as an earthquake simulator and dynamic structural testing apparatus.The project employs a three stage electrohydraulic servovalve actuator system complete with hydraulic system as the power and drive unit.Mathematical model for closed loop control experimentation was presented and used investigate the fluence of various parameters on the overall system The investigation includes the study on effect of controller gain setting,disturbances and system stability.Time domain analysis using computer simulation was conducted to explain and predict the system of response HVTH:NGUYỄN VĂN PHÚC vi Luận VănTốt Nghiệp HVTH:NGUYỄN VĂN PHÚC GVHD: TS PHAN ĐỨC HUYNH vii Luận VănTốt Nghiệp GVHD: TS PHAN ĐỨC HUYNH MỤC LỤC TRANG TRANG TỰA QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN iii CẢM TẠ iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi MỤC LỤC viii DANH SÁCH CÁC BẢNG xii DANH SÁCH CÁC HÌNH xiii Chƣơng 1:TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Chƣơng 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.1 Giới thiệu: .7 2.1.2 Độ lớn cƣờng độ động đất .8 2.1.3 Báo cáo lại vận chuyển mặt đất .9 2.1.4 Phân tích miền thời gian vận động mặt đất động đất 10 2.2 Thiết kế bƣớc vòng lặp thủy lực 11 Chƣơng 3:TÍNH TỐN THIẾT KẾ THƢ̣C TẾ 15 3.1 Giới thiệu 15 HVTH:NGUYỄN VĂN PHÚC viii Luận VănTốt Nghiệp GVHD: TS PHAN ĐỨC HUYNH 3.2 Xác định lực động tác dụng lên dẫn động 16 3.3 Xác định kích thƣớc nhỏ cho đƣờng kính pittong 17 3.4 Xác định lƣu lƣợng tần số khác nhau: .19 3.5 Lựa chọn ống mềm thủy lực linh hoạt (dẻo) 22 3.6 Lựa chọn dung dịch thủy lực 23 3.7 Tính tốn cơng suất lý thuyết máy bơm 23 3.8 Lựa chọn máy bơm 25 3.9 Lựa chọn motor 26 3.10 Thiết kế bồn chứa nƣớc thủy lực .26 3.11 Lựa chọn dẫn động cho đƣờng hút .27 3.12 Vị trí lọc 27 3.13 Hệ thống làm lạnh 28 3.14 Kết cấu bàn rung dẫn động 28 3.15 Các thông số kĩ thuật cuối hệ thống thiết kế 29 3.16 Tóm tắt 30 Chƣơng 4:HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BIẾN (TVC) .32 4.1 Hàm truyền điều khiển biến(TVC): 32 4.1.1Bộ điều khiển biến TVC 32 4.1.2Bộ phát tham chiếu GR: 33 4.1.3Bộ hồi tiếp: .34 4.1.6Bộ lọc lực hồi tiếp thông thấp: .36 4.2.1Hàm truyền mạch kín: 40 Chƣơng 5:TÍNH TỐN HỆ THỐNG THỦY LỰC 43 5.1 Phân tích tổng quan van Servo thủy lực: 43 HVTH:NGUYỄN VĂN PHÚC ix Luận VănTốt Nghiệp GVHD: TS PHAN ĐỨC HUYNH 5.1.1 Phƣơng trình lƣu lƣợng tải: 47 5.2Van servo hệ thống tiêu chuẩn dạng sóng khơng xác định tối thiểu: …………………………………………………………………………….52 5.3 Bộ truyền động đầu: .55 5.4 Mơ hình tích trữ: 57 Chƣơng 6:MƠ HÌNH LẮP RÁP 2D CỦA BÀN RUNG 58 6.1 Giới thiệu: 58 6.2 Ma trận khối lƣợng mặt phẳng bàn rung: .61 6.3 Lực tác dụng piston thủy lực: 62 6.4 Lực lò xo đứng: 63 6.5 Lực lò xo theo phƣơng ngang: 65 6.7 Lực ma sát Coulomb: 68 6.8 Phản lực mẫu thí nghiệm: 70 6.9 Thể chi tiết phƣơng trình chuyển động: 71 6.10 Phƣơng trình chuyển động tuyến tính hệ thống khung trƣợt tầng: …………………………………………………………………………….72 Chƣơng :HỆ THỐNG CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN CỦA BÀN RUNG 76 7.1 Hàm truyền tuyến tính hệ thống mạch hở mạch kín bàn rung: …………………………………………………………………………….76 7.1.1Hàm truyền cho hệ thống mạch hở bàn rung: 76 7.1.2Hàm truyền mạch kín: 83 7.2Tƣơng tác điều khiển -bàn phẳng- kết cấu: .83 7.2.1Bộ điều khiển ba giá trị: 84 7.3Ảnh hƣởng hệ số khuếch đại TVC hàm truyền mạch kín: 89 HVTH:NGUYỄN VĂN PHÚC x Luận VănTốt Nghiệp GVHD: TS PHAN ĐỨC HUYNH Chƣơng 8:MÔ PHỎNG BÀN RUNG 95 8.1 Bộ điều khiển biến TVC: .95 8.2 Van Servo: 96 8.3 Bồn chứa: 96 8.4 Bộ truyền động: 97 8.5 Bàn rung: 98 8.6 Hệ thống bàn rung tổng thể: 98 8.7 Các thơng số tính tốn tiến hành mô 99 8.8 Kết quả: 102 Chƣơng 9KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 105 9.1 Kết luận: 105 9.2 Hƣớng phát triển: 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 PHỤ LỤC .107 PHỤ LỤC A 107 PHỤ LỤC B 109 PHỤ LỤC B 110 PHỤ LỤC C 111 PHỤ LỤC E 113 PHỤ LỤC F 114 PHỤ LỤC G 115 PHỤ LỤC K 119 PHỤ LỤC L 120 PHỤ LỤC M 121 HVTH:NGUYỄN VĂN PHÚC xi Luận VănTốt Nghiệp GVHD: TS PHAN ĐỨC HUYNH DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: Mố i quan ̣ Gia tố c – đô ̣ lớn Bảng 3.1: Lưu lươ ̣ng cực đa ̣i ta ̣i các hành triǹ h thay đổ i và tầ n số 100 Hz 21 Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật bàn rung 30 Bảng 7.1: Các thông số điều khiển ba biến TVC 93 Bảng 7.2: Các thông số lọc 93 Bảng 7.3 : Thông số TVC tiến hành khảo sát thay đổi 94 Bảng 8.1: Bảng thông số tiến hành mô 101 HVTH:NGUYỄN VĂN PHÚC xii Luận Văn Tốt Nghiệp HVTH: NGUYỄN VĂN PHÚC GVHD:TS.PHAN ĐỨC HUYNH 108 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD:TS.PHAN ĐỨC HUYNH PHỤ LỤC B Chọn ống dẫn HVTH: NGUYỄN VĂN PHÚC 109 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD:TS.PHAN ĐỨC HUYNH PHỤ LỤC B Chọn bơm HVTH: NGUYỄN VĂN PHÚC 110 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD:TS.PHAN ĐỨC HUYNH PHỤ LỤC C Chọn vật liệu HVTH: NGUYỄN VĂN PHÚC 111 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD:TS.PHAN ĐỨC HUYNH PHỤ LỤC D Chọn kích thƣớc piston-xi lanh HVTH: NGUYỄN VĂN PHÚC 112 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD:TS.PHAN ĐỨC HUYNH PHỤ LỤCE Chọn dầm chữ I HVTH: NGUYỄN VĂN PHÚC 113 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD:TS.PHAN ĐỨC HUYNH PHỤ LỤCF Chọn van servo HVTH: NGUYỄN VĂN PHÚC 114 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD:TS.PHAN ĐỨC HUYNH PHỤ LỤCG HVTH: NGUYỄN VĂN PHÚC 115 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD:TS.PHAN ĐỨC HUYNH PHỤ LỤC H HVTH: NGUYỄN VĂN PHÚC 116 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD:TS.PHAN ĐỨC HUYNH PHỤ LỤC I HVTH: NGUYỄN VĂN PHÚC 117 Luận Văn Tốt Nghiệp HVTH: NGUYỄN VĂN PHÚC GVHD:TS.PHAN ĐỨC HUYNH 118 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD:TS.PHAN ĐỨC HUYNH PHỤ LỤCK n=20; dt=0.01; t(1)=0; for(i=1:n) t(i+1)=t(i)+dt; end disp('nhap ma tran cung va ma tran khoi luong'); k=[12630 52270 5750;0 201606 300000*sin(2*pi*t(i)); 5750 300000*sin(2*pi*t(i))+12020 195630] m=[1200 399.6;0 1200 0;399.6 1133]; c=44600*[1 0.115;0 0;0 0.0132]; disp('matran cung k='); disp(k); disp('matran khoi luong m='); disp(m); disp('matran giam chan c='); disp(c); u=[0;0;0]; ud=[0;0;0]; udd=[0;0;0]; alpha=1/2; gamma=1/6; a0=1/(alpha*dt^2); a1=gamma/(alpha*dt); a2=1/(alpha*dt); a3=(1/(2*alpha))-1; a4=(gamma/alpha)-1; a5=((gamma/alpha)-2)*(dt/2); a6=dt*(1-gamma); a7=gamma*dt; keff=k+a0*m+a1*c for(i=1:n) f=[100000*sin(2*pi*t(i));-41700;11500*sin(2*pi*t(i))]; s=m*(a0*u+a2*ud+a3*udd)+c*(a1*u+a4*ud+a5*udd); feff=f+s; disp('luc feff::') disp(feff) templ=u; u=inv(keff)*feff; temp=udd; udd=a0*(u-templ)-a2*(ud)-a3*udd; ud=ud+a6*temp+a7*udd; disp('cap nhat gia tri u') disp(u); disp('cap nhat gia tri ud') disp(ud); disp('cap nhat gia tri udd') disp(udd) end HVTH: NGUYỄN VĂN PHÚC 119 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD:TS.PHAN ĐỨC HUYNH PHỤ LỤCL function GNOT f0 = 10 ;% tan so bw = 5;%chieu rong dai depth = 0.8;% chieu sau T = 0.01;% chu ki lay mau k1 =-cos(2*pi*f0*T); a = 1-tan(pi*bw*T); b=1+tan(pi*bw*T); k2=a/b; a1 =k1*(1+k2); a2=k2; w0=1+depth/2; w1=-depth/2; syms z%khai bao bien num=[w1+w0*a2 (w0+w1)*a1 w0+w1*a2] den=[a2 a1 1]; hold on; [numc,denc]=d2cm(num,den,T,'tustin') bode(numc,denc); G=tf(numc,denc); Gcom=G*G*G*G*G kp=1.5; Gd=-kp*Gcom; kv=0.35; Gv=-kv*Gcom; ka=0.45; Ga=ka*Gcom; kdp=-0.15; num1=[1 0];den1=[1 0.7071 0.25]; Gdp=tf(num1,den1); Gf=kdp*Gcom*Gdp; num2=[1 0 0];den2=[1 2.4140 1.2066 0.4998]; Gra=tf(num2,den2); num3=[1 0 0];den3=[1 2.4140 1.2066 0.4998 0]; Grd=tf(num3,den3); num4=[1 0 0];den4=[1 2.4140 1.2066 0.4998 0]; Grv=tf(num4,den4); num5=[1 0 0];den5=[1 2.4140 1.2066 0.4998];kjf=0.0004; Grj=tf(num5,den5); Gr=Gcom*(kp*Grd+kv*Grv+ka*Gra+kjf*Grj);bode(Gr) HVTH: NGUYỄN VĂN PHÚC 120 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD:TS.PHAN ĐỨC HUYNH PHỤ LỤCM HVTH: NGUYỄN VĂN PHÚC 121 ... NGUYỄN VĂN PHÚC Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD:TS.PHAN ĐỨC HUYNH giáo viên hướng dẫn chọn đề tài: "Tính tốn ,thiết kế mơ bàn rung phục vụ nghiên cứu động đất" 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu. .. sưchạymơ phỏngsử dụng mơ hìnhvà bàn rung? ?ể kiểm tratính tồn vẹn củacác tịa nhà xácđịnhcác gia cốcần thiết và? ?ể nghiên cứu? ?ặc tính cấu trúc động. Đây thiết bị mơ cơng trình xây dựng dựa vào mô động đất .Bàn. .. hình bàn rung NIED-Defense[5] Hiện vấn đề ứng dụng bàn rung nghiên cứu động đất nước lạ chưa ứng dụng, với mong muốn đóng góp vào việc nghiên cứu phát triển vấn đề tính tốn, thiết kế bàn rung