[发明专利]一种大型动力机器基础的地基参振质量分析方法

权利要求书

1.一种大型动力机器基础的地基参振质量分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：建立大型动力机器基础结构的有限元模型；

步骤2：获取地基详细勘测数据，建立实体地基土体的有限元模型；

步骤3：建立大型动力机器基础结构和地基土体的耦合关系；

步骤4：实体地基土体模型外侧构建粘弹性人工边界；

步骤5：将原地基土体的有限元模型定义为有质量地基模型A，根据原地基土体的有限元模型构建无质量地基模型B；

步骤6：基于无质量地基模型B开展模态分析，得到大型动力机器基础在考虑实际地基土层弹性作用下各阶模态的振型和自振频率；

步骤7：构建一段白噪声时程荷载；

步骤8：基于无质量地基模型B，开展白噪声激振的动力时程计算；

步骤9：将白噪声激振得到的振动位移响应进行频谱分析，得到峰值频率，并与所述步骤6模态分析得到的各阶模态自振频率对比，校核自振频率相对偏差，验证模型合理性；

步骤10：基于有质量地基模型A，开展白噪声激振的动力时程计算；

步骤11：将有质量地基模型A白噪声激振得到的振动位移响应进行频谱分析，得到峰值频率；根据有质量地基模型A和无质量地基模型B分别得到的峰值频率计算地基参振质量；

步骤12：重复步骤8-11，计算各阶模态的地基参振质量。

2.根据权利要求1所述的大型动力机器基础的地基参振质量分析方法，其特征在于，所述步骤2中，实体地基土体在水平和竖向的延伸范围，取值遵循如下原则：

在水平延伸方向，大型动力机器基础结构外侧到实体地基外侧的距离L不小于基础的等效边长R，即L≥R；

其中，对于底面积为圆形的大型动力机器基础结构，R取直径；对于底面积为正方形的大型动力机器基础结构，R取边长；对于底面积为矩形的大型动力机器基础结构，式中A为基础底面积；

在竖向延伸方向，基础底面至实体地基底面的距离，不小于基础的埋深H。

3.根据权利要求1或2所述的大型动力机器基础的地基参振质量分析方法，其特征在于，所述步骤2中，实体地基按照实际土层分布特征分层建模，考虑各土层的层厚及埋深，所述的实体地基的土体材料参数包括动弹性模量E_d、动泊松比μ_d，其计算方法根据弹性波波动方程推导公式为：

式中，ρ为土体的质量密度，通过所述详细勘测资料中的室内试验得到；v_p为各层土体的压缩波速，v_s为各层土体的剪切波速，通过所述详细勘测资料中的现场声波试验得到。

4.根据权利要求1所述的大型动力机器基础的地基参振质量分析方法，其特征在于，大型动力机器基础结构与地基土体耦合关系设置为无滑移的约束耦合关系。

5.根据权利要求1所述的大型动力机器基础的地基参振质量分析方法，其特征在于，所述步骤5中，无质量地基模型B的地基土体材料密度设置为0或0.1kg/m³或小于0.1kg/m³。

6.根据权利要求1所述的大型动力机器基础的地基参振质量分析方法，其特征在于，所述步骤7中，白噪声时程荷载的频带宽度应大于动力机器荷载的频率范围，最小时间间隔不大于0.01s，总时长不小于10s。

7.根据权利要求1所述的大型动力机器基础的地基参振质量分析方法，其特征在于，所述步骤12，进一步包括：

重复步骤8-11，计算各阶模态的地基参振质量时，其中所述步骤8和步骤10中，白噪声荷载的作用方向应与所述步骤6得到相应阶模态振型的振动变形方向一致。

8.根据权利要求1所述的大型动力机器基础的地基参振质量分析方法，其特征在于，所述步骤9中，若校核自振频率相对偏差等于或小于5％，表明步骤6和步骤9两种方法得到的自振频率是基本准确的；若校核自振频率相对偏差大于5％，则检查并修改模型重新计算。