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        某廢鋼渣車間落錘沖擊振動特性研究

        2019-11-21 09:35:04王文江李賢徽趙俊娟馬燕
        中國環(huán)保產(chǎn)業(yè) 2019年10期
        關(guān)鍵詞:落錘峰峰鋼渣

        王文江,李賢徽,趙俊娟,馬燕

        (1.北京市勞動保護科學研究所,北京 100054;2.新疆維吾爾自治區(qū)生態(tài)環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會,烏魯木齊 830063)

        引言

        鋼鐵廠廢鋼渣車間通常采用吊運落錘對大塊鋼渣進行破碎,然后分選鋼渣中的大塊或含鐵量較高的鋼渣便于二次回爐煉鋼。付應(yīng)乾[1]等對鋼筋混凝土梁進行三點彎曲試驗,探討了不同沖擊高度下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞機理。宋敏[2]等在鋼筋三折線本構(gòu)模型中引入應(yīng)變率效應(yīng),進行了不同高度沖擊下鋼筋混凝土梁響應(yīng)及破壞的數(shù)值模擬研究。展婷變[3]等人進行了落錘沖擊試驗,分析了沖擊速率對最大承載力和梁變形的影響。姜芳[4]等人研究了鋼筋混凝土在沖擊載荷下的動態(tài)力學性能,表明鋼筋混凝土材料的應(yīng)力應(yīng)變總體呈滯回特性。以上研究主要是落錘沖擊對鋼筋混凝土的應(yīng)力應(yīng)變特性研究。本文通過四種高度落錘沖擊實驗,研究沖擊振動在混凝土地基中的加速度時頻特性響應(yīng)。

        1 實驗設(shè)備及方案

        落錘沖擊振動實驗在廣東省湛江市某公司的廢鋼渣處理車間進行。如圖1所示,落錘區(qū)加保護層區(qū)域總長28m、寬24m,落錘最大高度是19.2m,落錘的重量為11.2t。振動測試系統(tǒng)主要由加速度傳感器、INV3062C數(shù)據(jù)采集儀、Coinv DASP V11軟件、線纜等構(gòu)成。測點分別布置在落錘區(qū)中線對稱位置,測點1~5在同一水平線上,距離保護層外側(cè)面0.5m,相鄰兩測點的距離為6m。

        本實驗以落錘沖擊為研究對象,落錘敲擊的位置為圖中虛線所示區(qū)域,位于測點2、測點3的中垂線上,距左側(cè)保護區(qū)外側(cè)面11m,距下保護區(qū)外側(cè)面15m,測點2、測點3距落錘點15.8m,測點1、測點4距落錘點17.9m,測點5距落錘點21.6m。落錘做自由落體運動,通過改變落錘的下落高度(分別為19.2m、15.3m、13.4m),對混凝土地基進行振動測試,最終得出不同高度落錘下混凝土的加速度振動特性。

        圖1 測試現(xiàn)場及測點布置圖

        2 實驗結(jié)果及分析

        2.1 加速度時域信號圖

        三種落錘高度(分別為19.2m、15.3m、13.4m)的振動沖擊在不同測點位置所產(chǎn)生的加速度值均不相同,相應(yīng)的加速度時域信號見圖2~圖4。圖2中振動沖擊的持續(xù)時間約0.298s,測點3的最大峰峰值為8.4m/s2,測點2的最大峰峰值為5.5m/s2,測點4的最大峰峰值為5.3m/s2,測點1的最大峰峰值為2.6m/s2,測點5的最大峰峰值為2.5m/s2,其中測點2、測點3、測點4振動比較劇烈,測點1、測點5振動相對平緩。

        圖2 振動沖擊時域圖(19.2m)

        圖3中振動沖擊的持續(xù)時間約為0.29s,測點2的最大峰峰值為3.9m/s2,測點3的最大峰峰值為3.3m/s2,測點4的最大峰峰值為2.9m/s2,測點1的最大峰峰值為2.3m/s2,測點5的最大峰峰值為1.1m/s2,其中測點2、測點3、測點4的振動比較劇烈,測點1、測點5的振動相對平緩。

        圖3 振動沖擊時域圖(15.3m)

        圖4中振動沖擊的持續(xù)時間約為0.294s,測點2的最大峰峰值為3.9m/s2,測點3的最大峰峰值為3.3m/s2,測點4的最大峰峰值為2.9m/s2,測點1的最大峰峰值為2.3m/s2,測點5的最大峰峰值為1.1m/s2,其中測點2、測點3、測點4振動相對次之,測點1、測點5振動相對平緩。

        圖4 振動沖擊時域圖(13.4m)

        在時域圖中發(fā)現(xiàn),落錘沖擊振動衰減時間約為0.3s。測點距落錘點的距離16~20m內(nèi)振動較劇烈(測點2~4),測點距落錘點的距離18~22m內(nèi)振動相對較平緩(測點1、測點5),后者區(qū)域比前者區(qū)域能量衰減較快。

        2.2 加速度頻域信號圖

        對三種高度(19.2m、15.3m、13.4m)落錘的振動沖擊時域信號圖進行傅里葉變換,分別得到三種高度落錘的頻域信號圖,見圖5~圖7。

        圖5中振動沖擊的能量主要集中在2.4~120Hz內(nèi),其中測點2在12.2Hz、31.7Hz分別達到局部最大值0.18m/s2、0.37m/s2,測點3在12.2Hz、29.3Hz分別達到局部最大值0.15m/s2、0.13m/s2,測點4在12.2Hz、31.7Hz、分別達到局部最大值0.11m/s2、0.19m/s2,測點5在12.2Hz、31.7Hz分別達到局部最大值 0.08m/s2、0.1m/s2,測點1在9.8Hz、31.7Hz分別達到局部最大值0.06m/s2、0.12m/s2。在全部測點中測點2在31.7Hz達到最大值0.37m/s2。

        圖5 振動沖擊頻域圖(19.2m)

        圖6中測點振動沖擊的能量主要集中在2.4~110Hz。其中測點2在12.2Hz、31.7Hz分別達到局部最大值0.31m/s2、0.25m/s2,測點3在12.2Hz、31.7Hz分別達到局部最大值0.26m/s2、0.16m/s2,測點4在12.2Hz、31.7Hz分別達到局部最大值0.20m/s2、0.16m/s2,測點5在12.2Hz、31.7Hz分別達到局部最大值0.11m/s2、0.10m/s2,測點1在12.2Hz、31.7Hz分別達到局部最大值0.11m/s2、0.13m/s2。在全部測點中測點2在12.2Hz時達到最大值0.31m/s2。

        圖6 振動沖擊頻域圖(15.3m)

        圖7中測振動沖擊的能量主要集中在2.4~110Hz。其中測點2在12.2Hz、31.7Hz分別達到局部最大值0.18m/s2、0.26m/s2,測點3在12.2Hz、29.3Hz分別達到局部最大值0.15m/s2、0.07m/s2,測點4在12.2Hz、31.7Hz別達到局部最大值0.09m/s2、0.16m/s2,測點5在12.2Hz、31.7Hz時分分別達到局部最大值 0.04m/s2、0.09m/s2,測點1在9.8Hz時、31.7Hz分別達到局部最大值0.08m/s2、0.11m/s2。在全部測點中測點2在31.7Hz時達到最大值0.26m/s2。

        圖7 振動沖擊頻域圖(13.4m)

        從頻域圖中可見,測點的振動能量頻率主要集中在2.4~110Hz低頻區(qū)域,在多次試驗中,結(jié)構(gòu)振動頻率12.2Hz和31.7Hz重復出現(xiàn),能很好地反映結(jié)構(gòu)的振動特性,可作為廠房振動特性的特征頻率,用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測。

        3 結(jié)論

        通過落錘沖擊實驗發(fā)現(xiàn):落錘沖擊振動衰減時間約為0.3s,測點距落錘點18~22m時振動能量比測點距落錘點的距離15~18m時衰減快。全部測點的振動能量集中在低頻區(qū),能量主要分布在與廠房結(jié)構(gòu)固有特性相關(guān)的頻率12.2Hz和31.7Hz處,可作為該廠房振動特性的特征頻率并用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測。

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