综合预应力与陀螺效应的TLJ500土工离心机模态分析

陈学前，沈展鹏，杜强，陈红永，李上明

（1.中国工程物理研究院总体工程研究所，四川 绵阳 621999；2.工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室，四川 绵阳 621999）

土工离心机是岩土力学研究中的重要设备，利用其可开展土工原型的物理变化过程研究、土工结构模型抗震研究等[1-5]。近几十年来，土工离心机得到了飞速发展，国内多家单位（长江科学院、中国水利水电科学研究院、清华大学、河海大学、上海铁道学院等）都建造了自己的离心机，并开展了众多的土工模型试验研究[1-8]。

在离心机设计阶段，需要开展系列数值计算，以指导结构设计，通常包括结构刚、强度校核与优化[9-10]、风阻及流场计算[11-12]。此外，结构动力学模态计算也非常重要，其目的是指导所设计的离心机的运转工作频率与结构固有频率错开，避免发生共振[13-16]。刘烁等[13]对某卧式振动离心机进行了有限元建模与结构动力学特性和动响应计算分析，为结构优化设计提供了指导。张志新、王琪等[14-15]对某高速卧螺离心机结构开展了动力学特性相关计算，得到了结构的临界转速，并分析了离心预应力及陀螺效应对固有频率的影响。张建全等[16]基于有限元分析对某载人离心机转臂结构开展了拓扑优化。

在离心机建造完成后，也需要开展相关动力学特性试验，以验证结构设计，为后续离心机设计积累经验[17-18]。沈润杰等[17]采用有限元方法对某离心机开展了模态计算及结构静止状态的模态试验，并对计算结果与试验结果进行了相互验证。……