基于ADAMS对四向抗震支架的仿真研究

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　　摘  要： 针对柔性四向抗震支架可以在地震作用下减缓管线的晃动问题，提出一种以Roberts Linkage减振模型为基础对柔性四向抗震支架进行等效模型处理的研究思路。引入Roberts Linkage等效物理摆法对柔性四向抗震支架进行研究，在考虑不同振动激励的情况下，运用ADAMS/Vibration软件对柔性四向抗震支架等效模型进行振动仿真试验。仿真结果表明：柔性四向抗震支架通过丝杆、钢丝绳的阻尼与弹性，可以有效减缓管线在水平方向上的振动。为柔性四向抗震支架结构优化与减振机理的研究提供参考。
　　关键词： Roberts Linkage;四向抗震支架;ADAMS;物理摆;减振
　　中图分类号： TU352.1    文献标识码： A    DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.01.054
　　本文著录格式：赵金桥，刘胜. 基于ADAMS对四向抗震支架的仿真研究[J]. 软件，2020，41（01）：250254
　　【Abstract】： According to that four direction swing bracing can effectively reduce pipeline vibration， this paper put forward the new idea of simplifying four direction swing bracing based on Roberts Linkage. The four direction swing bracing was studied by introducing the Roberts Linkage equivalent physical pendulum method. The vibration simulation of the four direction swing bracing equivalent model was carried out by using ADAMS/Vibration software under different condition. The simulation results show that four direction swing bracing can effectively reduce the vibration in the horizontal direction by the damping and elasticity of the screw and the wire rope. It provides a reference for the study of the structure optimization and vibration reduction mechanism of four direction swing bracing.
　　【Key words】： Roberts linkage; Four direction swing bracing; ADAMS; Physical pendulum; Vibration reduction
　　0  引言
　　Roberts Linkage是一种重要的水平隔振结构。与其它水平隔振结构相比，它结构简单、便于安装，可以实现二维隔振且隔振效果显著，尤其是针对10Hz以上的激励可以提供很好的隔振效果[1]。
　　最早将Roberts Linkage用于超低频隔振的是Winterflood[2]。之后，西澳大学（The University of Western Australia，UWA）在澳大利亚国际引力观测台（Australian International Gravitational Observatory，AIGO）隔振系统中引入Roberts Linkage，该系统中Roberts Linkage在无悬挂物的状况下，自身共振频率可达50 mHZ。Garoi F等[3]人以AIGO隔振装置以原型，对Roberts Linkage进行等效模型研究与试验实测隔振性能，验证等效模型的可行性。Dumas J C等[4]人提出一种用于超低频隔振的Roberts Linkage分析模型，运用等效圆锥摆法对Roberts Linkage进行解析解分析。Bosetti P等[5]人基于变分法对Roberts Linkage进行运动学分析与优化，并对悬挂部分与地面之间的弱耦合进行了研究。
　　研究以管线柔性支架中四向抗震支架为对象，运用Roberts Linkage模型对四向抗震支架进行分析，使用ADAMS动力分析软件进行仿真试验，以探索四向抗震支架的减震效果。
　　1  理论模型与分析
　　Roberts Linkage减振最早是在引力波探测装置中应用。在实际里，Roberts Linkage减振可分为一维与二维两类模型。其中一维Roberts Linkage模型只能在單方向上实现水平减振，模型见图1（a）所示;而二维Roberts Linkage模型则能实现两个正交方向上的水平减振，模型见图1（b）所示。
　　据文献[4]研究，Roberts Linkage可以等效为一个物理摆。等效处理后，模型在水平方向上的振动可以完全等效。由于二维Roberts Linkage模型是完全对称的，故做出如下简化，见图2所示。
　　
　　双侧固定式四向抗震支架由管夹、钢丝绳、丝杆、连接件、管等部件组成，其中丝杆、钢丝绳直接与天花板连接。以Roberts Linkage减振结构为基础，对双侧固定式四向抗震支架进行等效转化。管夹及部分连接件可以等效成Roberts Linkage中的悬吊平台，四根钢丝绳等效成刚度较大的弹簧，丝杆等效成大刚度的主弹簧，天花板用平板来代替，天花板与地面之间的相互作用简化成四个阻尼器连接。
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