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工程设计学报
工程设计学报  2021, Vol. 28 Issue (4): 450-457    DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2021.00.054
建模、仿真、分析与决策     
扫描信号激振下振动器-大地耦合动刚度和动阻尼研究
李刚1, 徐光明1, 黄志强1, 亓文1, 郝磊2
1.西南石油大学 机电工程学院， 四川 成都 610500
2.中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司， 河北 涿州 072750
Research on vibrator-ground coupling dynamic stiffness and dynamic damping under excitation of sweep signal
LI Gang1, XU Guang-ming1, HUANG Zhi-qiang1, QI Wen1, HAO Lei2
1.School of Mechatronic Engineering， Southwest Petroleum University， Chengdu 610500， China
2.Bureau of Geophysical Prospecting Inc.， China National Petroleum Corporation， Zhuozhou 072750， China
 全文: PDF(29988 KB)   HTML
摘要： 准确描述在扫描信号激振下振动器与大地之间的相互作用是研究可控震源激振规律的关键。根据弹性半空间理论，建立了振动器-大地耦合振动模型，提出了振动器-大地耦合动刚度和动阻尼的数学描述，进行了耦合模型的试验验证，研究了耦合参数对动刚度和动阻尼的影响规律。结果表明，影响动刚度和动阻尼的耦合参数包括扫描频率、大地弹性模量、土壤密度和平板底面积；平板和地面之间的相互作用随着扫描频率的提高而减弱；弹性模量较大、密度较小的土壤与平板之间的相互作用较强，更有利于振动出力，而加大平板底面积对增大动刚度的作用随着扫描频率的提高而减弱。采用可控震源进行勘探作业时，应考虑扫描频率、土壤性质、平板底面积对动刚度和动阻尼的影响，以获得期望的地震激发信号。
Abstract: The key to study the vibration excitation law of seismic vibrator is to accurately describe the interaction between vibrator and ground under sweep signal excitation. According to the elastic half space theory, a vibrator-ground coupling vibration model was established, the mathematical description of vibrator-ground coupling dynamic stiffness and dynamic damping was carried out, the model test was carried out, and the influence law of coupling parameters on dynamic stiffness and dynamic damping was studied. The results showed that the coupling parameters affecting dynamic stiffness and dynamic damping included sweep frequency, soil elastic modulus, soil density and plate bottom area; the interaction between the plate and the ground decreased with the increase of sweep frequency; the interaction between the soil with larger elastic modulus and lower density and the plate was relatively stronger, which was more conducive to vibration output, while the effect of increasing the plate bottom area on improving the dynamic stiffness decreased with the increase of sweep frequency. When using seismic vibrator for exploration, the effects of sweep frequency, soil properties and plate bottom area on dynamic stiffness and dynamic damping should be considered to obtain the desired seismic excitation signal.
收稿日期: 2020-09-06 出版日期: 2021-08-28
CLC:  TH 123  
基金资助: 国家自然科学基金资助项目（41902326）；中国石油天然气股份有限公司科学研究与技术开发项目（2018E-2106）
作者简介: 李刚（1986—），男，四川眉山人，副研究员，硕士生导师，博士，从事深地勘探技术与装备研究，E-mail：ligang@swpu.edu.cn，https：//orcid.org/0000-0001-9903-9121；
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引用本文:

李刚, 徐光明, 黄志强, 亓文, 郝磊. 扫描信号激振下振动器-大地耦合动刚度和动阻尼研究[J]. 工程设计学报, 2021, 28(4): 450-457.

LI Gang, XU Guang-ming, HUANG Zhi-qiang, QI Wen, HAO Lei. Research on vibrator-ground coupling dynamic stiffness and dynamic damping under excitation of sweep signal. Chinese Journal of Engineering Design, 2021, 28(4): 450-457.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn.1006-754X.2021.00.054    或    https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2021/V28/I4/450

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