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基于螺栓预紧力监测土工离心机不平衡力的方法研究
RESEARCH ON UNBALANCING FORCE APPROACH OF THE GEOTECHNICAL CENTRIFUGE BASED ON PRETENSION MEASUREMENT OF BOLTS
- 机械强度 2025年47卷第1期 页码：107-112
- 作者机构：
1.中国工程物理研究院 总体工程研究所，绵阳 621999
2.工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室，绵阳 621999
- 作者简介：
陈红永，男，1986年生，陕西宝鸡人，博士，副研究员；主要研究方向为主要复杂结构动力学及流固耦合力学；E-mail：404567617@qq.com。
- 基金信息：
DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.01.012
中图分类号： TU43纸质出版日期：2025-01-15，
收稿日期：2023-02-28，
修回日期：2023-10-06，
- 稿件说明：
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陈红永, 牛红攀, 黎启胜, 等. 基于螺栓预紧力监测土工离心机不平衡力的方法研究[J]. 机械强度, 2025,47(1):107-112.
CHEN HONGYONG, NIU HONGPAN, LI QISHENG, et al. RESEARCH ON UNBALANCING FORCE APPROACH OF THE GEOTECHNICAL CENTRIFUGE BASED ON PRETENSION MEASUREMENT OF BOLTS. [J]. Journal of mechanical strength, 2025, 47(1): 107-112.
陈红永, 牛红攀, 黎启胜, 等. 基于螺栓预紧力监测土工离心机不平衡力的方法研究[J]. 机械强度, 2025,47(1):107-112. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.01.012.
CHEN HONGYONG, NIU HONGPAN, LI QISHENG, et al. RESEARCH ON UNBALANCING FORCE APPROACH OF THE GEOTECHNICAL CENTRIFUGE BASED ON PRETENSION MEASUREMENT OF BOLTS. [J]. Journal of mechanical strength, 2025, 47(1): 107-112. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.01.012.
摘要
研究了一种基于监测地脚螺栓轴向预紧力变化的土工离心机动态不平衡力在线测量方法。首先，通过理论推导了不同的不平衡力状态下，地脚螺栓的轴向预紧力变化模型，证明了间接测试离心机不平衡力的可行性。其次，在TLJ-500型离心机上开展试验，获得了动态不平衡力矩随配重变化的
规律，并对测点轴向力变化进行拟合，建立了测点轴向力与不平衡质量及离心机运行重力加速度
g
值的关系。最后，对一个地脚螺栓的预紧力变化进行测量，通过响应面拟合可建立地脚螺栓轴向预紧力的变化与离心机运行加速度和配重质量的关联。研究表明，通过监测地脚螺栓预紧力变化获得的离心机运行不平衡力的方法具有一定可行性，试验中应保持不同配重的质心一致；根据拟合式计算使转臂平衡的配重质量时，应尽量采用较大的加速度以降低离心机未甩平带来的误差。
Abstract
An online measurement method of a dynamic unbalance force of the geotechnical centrifuge was carried out based on monitoring the change of the axial preload of anchor bolts. Firstly
the change model of the axial preload of the anchor bolt under different unbalanced force states was deduced theoretically
which proved the feasibility of indirectly measuring the unbalanced force of the centrifuge. Then
the typical testing case was carried out on the TLJ-500 centrifuge
and the law of the dynamic unbalance moment changing with the counterweight was obtained. By fitting the change of the axial force at the measuring point
the relation between the axial force at the measuring point and the unbalance mass and the running gravitational acceleration
g
value of the centrifuge was established.Finally
the relation between the change of the axial preload of anchor bolts
acceleration of the centrifuge and counterweight mass were obtained by measuring the preload change of one anchor bolt and fitting the response surface. The results show that it is feasible to obtain the unbalanced force of the centrifuge operation by monitoring the change of anchor bolts’ pre-tightening force， and the centroids of different counterweights should be kept consistent in the test. When calculating the counterweight mass to balance the rotating arm according to the fitting formula
a larger acceleration should be used as far as possible to reduce the error caused by the centrifuge not being leveled.
关键词
地脚螺栓轴向预紧力土工离心机不平衡力拟合模型
Keywords
Anchor boltAxial pretension forceGeotechnical centrifugeUnbalancing forceFitted model
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