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本文为ANCO公司撰写的在2021年10月11日至14日在埃及开罗进行的第七届阿拉伯天文学和地球物理学大会上（Arab Conference on Astronomy and Geophysics 7th Assembly）提交的振动台论文

保罗·依班那博士，paul@ancoengineers.com

博阿兹·诺顿，boaz@ancoengineers.com
ANCO工程师
美国科罗拉多州博尔德

地震是一种特殊的地球物理事务，由断层分裂后地壳的弹性反弹引起。分裂中开释的能量向表辐射数公里，并能在数千平方公里的领域内产生粉碎性的振动。因而，土木结构和机械设备的设计必须可能在此类事务中保留下来，以最大限度地削减败坏和性命损失。大部门设计工作能够通过推算实现，但也有必要通过尝试验证这些推算或新的怪异设计是否正确有效。这必要在地震振动台上测试模型或全尺寸结构和部件。此类测试通常在对关键设施的机能至关沉要的机械和电气部件上进行，如医院、消防和警员局、电信中心以及通例和核电厂。这些振动台通常用于大学和提供此类测试服务的贸易尝试室。本文是介绍性概述，描述了全球领域内各类职能的振动台。在从前的100年里，振动台已经被用于这样的钻研。例如，1923年有一项蒸汽机驱动的振动台的日本专利申请。

幼型经济型振动台用于大学教育主张，在教室和尝试室教授振动理论、结构动力学和尝试技术。这些振动台有时也能够用于科学钻研。与以下章节中会商的大型振动台类似，该振动台由基于幼我电脑的数字节造器节造，可能产生地震活动、随机活动、脉冲活动和正弦扫描。地震活动可所以现实纪录的地震功夫过程某人为产生的拥有特定频率能量散布的地震活动。图2.1显示了一个幼型电动振动台，其规格如振动台2.1所示。所示的振动台是典型的，但是也存在这种类型的更大和更幼的振动台。下面是显示该台面运行情况的短视频链接。这些幼台面能够提供1、2或3自由度配置。

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图2.1:教育用1自由度电作为动器器驱动台式振动台

表2.1典型幼型教育振动台规格

与伺服液压驱动振动台相比，电作为动振动台方便，守护和噪音低。然而，可能接受更高有效载荷(通常超过1吨或更多)的振动台通常选取伺服液压作动器。

图3.1中的照片显示了一个伺服液压致动器驱动的单轴水平振动台，其台面为2米x 2米，有效载荷能力高达5吨。该振动台正用于中国孝感一所大学的结构和泥土动力学钻研。所示的振动台是典型的，但是也存在这种类型的更大和更幼的振动台。尺寸高达6米x 6 m和50吨的台面也存在。下面是显示该台面运行情况的短视频链接。

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图3:ANCO尝试室孝感的振动台台面照片

表3.1典型水平单轴振动台规范

当然，地震会引起独立的三个轴同步活动。因而，钻研人员时时想要一个双轴或三轴振动台。

下图4.1中的照片显示了一个独立的同时双轴振动台，拥有2米x 2米的台面和4吨的容量。美国内布拉斯加-林肯大学（University of Nebraska-Lincoln, USA）在使用这张振动台来钻研岩石堤坝和墙壁的不变性。所示的振动台是典型的，但是也存在这种类型的更大和更幼的振动台。下表给出了典型的振动台规格。

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图4:UNL双轴振动台照片

表4.1典型水平(X，Y)双轴振动台规格

一些使用双轴台面的钻研人员更喜欢有一个水平轴和一个垂直轴。下面的图5.1显示了这种水平/垂直双轴工作台的图纸。图5.2显示了这种典型的水平/垂止伛动台的照片。这张台面正被用于中国沉庆的大学钻研，它有一个1.5米x 1.5米的台面和2吨的有效载荷。

图5.1:典型水平/垂直双轴振动台

图5.2:中国沉庆双轴振动台照片

表5.1典型水平/垂直(X，Z)双轴振动台规格

真实的地震仿照必要在所有三个轴上同时独立活动，就像三轴振动台提供的活动。下图6.1显示了一个1.6 m x 1.6 m的电动三轴振动台。该振动台位于美国宾夕法尼亚州，用于美国核电站电气设备的抗震鉴定。以下链接显示了该振动台的运行情况。

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图6.1:电动三轴振动台照片

表6.1典型电动三轴振动台规格

大量程的三轴振动台是伺服液压的。下图7.1显示了一个3米x 3米的三轴台，容量为10吨。该振动位于美国弗吉尼亚州，用于美国核电站电气和机械设备的抗震鉴定。以下链接显示了该振动台的运行情况。请把稳，固然该振动台通常用于3自由度模式(X，Y，Z)，合用于地震，但它建设了六个独立的作动器，因而也能够进行6自由度活动，蕴含俯仰、滚转和偏摆。

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图7.1:伺服液压三轴振动台照片

表7.1典型伺服液压三轴振动台规格

作者估计全世界有3000多个地震振动台。美国最大的振动台在加州大学圣地亚哥分校（University of California San Diego），其照片如下图8.1所示。这个台面的尺寸是8米x 12米，最大载沉量可达400吨。它最初是作为双轴台(水平、垂直)建造的，但目前在升级为全三轴台，这将于2022年1月实现。这个振动台的怪异之处在于它位于室表，因而能够测试高达约10层的钢结构、混凝土结构和木结构构筑。

图8.1:加州大学圣地亚哥分校大地震振动台

目前世界上最大的振动台是日本的E-Defense振动台。照片如下图8.2所示。这个三轴(X，Y，Z)工作台的尺寸为20米x 15米，可处置最大1200吨的有效载荷。它已被用于测试核电站的全尺寸结构和部件及结构。

有关此台面的视频和更多信息，请点击这里旁观视频。

图8.2:日本的E-Defense 振动台

有好多特定地址震振动台。例如，振动台能够放在离心理内部。这允许对泥土和岩石中的线性和非线性结构模型进行地震测试，例如大坝、海上石油平台、桩和港口结构。有必要将振动台放在离心理内，以保留缩放模型中的资料属性。例如，若是使用比例模型为100的速度缩放，则有必要在离心理中施加100 g的静态加快度。这也要求振动台拥有很高的加快度和频率能力。另一方面，它只必要有较幼的位移能力。下图9.1中的图显示了一个离心理筐型结构，其内部带有双轴(水平、垂直)振动台，搁置在中国天津的一个500 g吨的离心理中。以下链接显示了运行中的离心理，其中蕴含振动台和测试部件:

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图9.1天津筐型结构振动台示意图

表9.1 500 g-ton离心式振动台规范

另一种专业振动台用于公共教育，允许人类乘坐在振动台上履历地震。这些振动台用于博物馆或流动卡车的地震科学和地震安全公共教育，也用于培训应急人员。它们通Ｄ芄话1到40名乘客，并建设了很多安全职能来；こ丝。图10.1是位于乌兹别克斯坦塔什干应急响应人员培训中心的三轴电动公共教育振动台的照片。以下是该振动台运行视频的链接:

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图10.1塔什干振动台照片

请把稳，台面建设了仿照房间，以增长乘客履历的真实感。

表10.1典型公共教育振动台规范