地震仿真平台设备

实 验 技 术 与 管 理 第37卷 第2期 2020年2月Experimental Technology and Management Vol.37 No.2 Feb. 2020ISSN 1002-4956 CN11-2034/TDOI: 10.16791/ki.sjg.2020.02.030三维地震勘探虚拟仿真实验设计张佳佳，梁 锴，张广智，张繁昌，宗兆云（中国石油大学（华东） 地球科学与技术学院，山东 青岛 266580）摘 要：为使学生更好地理解三维地震勘探的基本概念和理论方法，制作了W. S. French 三维地质模型，基于该模型设计了三维地震勘探虚拟仿真实验，模拟三维地震勘探中采集、处理和解释过程。

该虚拟仿真实验可以帮助学生直观地认识三维地震勘探施工流程，加深对三维地震勘探理论方法的理解，提高工程实践能力。

关键词：三维地震勘探；三维地质模型；虚拟仿真中图分类号：P315.8 文献标识码：A 文章编号：1002-4956(2020)02-0128-04Design of virtual simulation experiment for 3D seismic explorationZHANG Jiajia, LIANG Kai, ZHANG Guangzhi, ZHANG Fanchang, ZONG Zhaoyun(School of Geosciences, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China)Abstract: In order to help students to better understand the basic concepts and theoretical methods of 3D seismic exploration, a W. S. French 3D geological model is constructed. Based on the model, a virtual simulation experiment of 3D seismic exploration is designed to simulate the process of acquisition, processing and interpretation in 3D seismic exploration. This virtual simulation experiment can help students to understand the construction process of 3D seismic exploration intuitively, deepen their understanding of 3D seismic exploration theory and method, and improve their engineering practice ability.Key words: 3D seismic exploration; 3D geological model; virtual simulation三维地震勘探具有高密度地震数据采集、三维空间成像归位以及显示方式灵活多样等特点，已广泛应用于复杂地质构造以及隐蔽油气藏[1-3]探查。

地震模拟振动台及模型试验研究进展1. 本文概述随着城市化进程的加快和建筑工程技术的不断发展，地震灾害对人类社会的威胁日益凸显。

为了提高建筑结构的抗震能力，减少地震灾害造成的人员伤亡和经济损失，地震模拟振动台及模型试验研究成为了工程抗震领域的重要研究方向。

本文旨在综述地震模拟振动台及模型试验的研究进展，分析现有技术的优缺点，探讨未来发展趋势，为相关领域的研究和实践提供参考。

地震模拟振动台作为一种重要的试验设备，可以模拟地震波对建筑物的影响，为研究者提供一种可控、可重复的实验手段。

模型试验则是将实际建筑结构按比例缩小，通过模拟地震作用下的响应，来研究结构的抗震性能。

这两者的结合为抗震研究提供了强有力的技术支持。

本文首先介绍了地震模拟振动台的工作原理和技术特点，然后对近年来国内外在模型试验方面的研究进行了梳理，包括试验方法、试验对象和试验结果等方面的内容。

接着，本文分析了当前研究中存在的问题和挑战，如模型与原型之间的相似性、试验数据的准确性等。

本文探讨了地震模拟振动台及模型试验的未来发展趋势，包括技术革新、数据分析方法的改进以及与其他抗震技术的结合等方面。

2. 地震模拟振动台技术概述定义：地震模拟振动台是一种用于模拟地震作用的实验设备，通过在实验模型上施加特定的振动，来模拟地震时的地面运动。

原理：振动台通过驱动系统产生可控的振动波形，这些波形可以模拟实际的地震波形或特定的地震动参数。

综合模拟环境：结合温度、湿度等环境因素，进行更全面的地震模拟。

3. 地震模拟振动台的发展历程地震模拟振动台的发展可以追溯到20世纪初。

最初，地震模拟振动台主要用于建筑结构的抗震性能研究。

早期的振动台设备简单，只能模拟一维地震波，且模拟的地震波频率范围有限。

这些早期的尝试为后来的研究奠定了基础。

20世纪50年代，随着电子技术和材料科学的发展，地震模拟振动台进入了快速发展阶段。

这一时期的振动台设备开始能够模拟多维地震波，频率范围也得到扩大。

专利名称：用于工程桩基的地震模拟平台监测装置专利类型：发明专利
发明人：李华,项兴尧
申请号：CN202010223517.2
申请日：20200326
公开号：CN111398419A
公开日：
20200710
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了用于工程桩基的地震模拟平台监测装置，包括地震模拟平台、设置在地震模拟平台上方的筒体以及设置在筒体内部的至少一个工程桩基；所述地震模拟平台顶部中间位置设置有转盘，所述转盘能够旋转，转盘转动的过程中能够带动筒体旋转，转盘顶部沿周向间隔设置有多个支杆，所述支杆顶部配合连接有筒体，所述筒体内部填充有液化土；所述工程桩基外侧沿长度方向间隔设置有若干个标定点，所述标定点处设置有至少一个传感器；所述传感器套接在所述工程桩基外侧，所述工程桩基顶部设置有若干个配重片，若干个所述配重片交错分布。

申请人：盐城摩因宝新材料有限公司
地址：224000 江苏省盐城市盐都区北蒋街道人民路216号
国籍：CN
代理机构：佛山粤进知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：张敏
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地震模拟振动台的发展及应用赵晶【摘要】论述了地震模拟振动台的发展过程、发展趋势以及应用领域,介绍了四川省地震局正在研制建设中的地震虚拟仿真运动平台系统的基本情况,对其技术方案、系统构成、主要性能指标进行了详细阐述.【期刊名称】《四川地震》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】3页(P38-40)【关键词】地震模拟振动台;地震虚拟仿真运动平台系统;发展及应用【作者】赵晶【作者单位】四川省地震局,四川成都610041【正文语种】中文【中图分类】P315.821 地震模拟振动台的发展过程最初的抗震试验研究主要在室外进行，是将强震观测仪器设置在地震区的房屋等结构上，等地震到来时观测记录房屋结构在强地震作用下的反应。

由于强地震稀少，靠在地震区建筑物上进行强地震观测来获取地震反应的数据机会非常少，且实验周期长，满足不了抗震研究的发展需要。

最初想用计算分析方法来进行抗震试验研究，但是结构进入非线性区后的数学模型难以给出。

因而，提出了将房屋结构放到实验室里来进行抗震试验的构想，由此地震模拟振动台在20世纪60年代末应运而生了。

地震模拟振动台系统最早出现在日本，1966年东京大学生产技术研究所建成了世界上第一台正弦振动台［1］。

目前，日本主要有日立和三菱两大生产厂家生产振动台，此两家都是国际上知名的机械、电子制造业的大公司，实力很强。

20世纪70年代末开始了三向六自由度地震模拟振动台的研制，日立公司、三菱公司均已成功完成。

美国制造振动台最主要的厂家为MTS公司。

MTS公司自1968年生产出第一台3.65 m×3.65 m单向地震模拟振动台后，这方面的发展很快，MTS 公司现已成为世界上主要的振动台建造厂家之一［2］。

此外，尚有美国的Wyle公司、日本的鹭宫制造所、德国的SCHENCK公司等均可承建地震模拟振动台。

国内生产振动台比较有名的厂家是天水红山试验机厂，并已为国内多家学校、科研单位承建了多台地震模拟振动台［1-3］。

VR地震救援演练虚拟仿真培训系统1 范围本文件规定了VR地震救援演练虚拟仿真培训系统的术语和定义、设计原则、系统要求、总体架构、系统功能模块、平台运行测试。

本文件适用于VR地震救援演练虚拟仿真培训系统的设计及应用。

2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。

其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 20270 信息安全技术网络基础安全技术要求GB/T 20988 信息安全技术信息系统灾难恢复规范GB/T 38259 信息技术虚拟现实头戴式显示设备通用规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。

3.1VR地震救援演练虚拟仿真培训系统 VR earthquake rescue drill virtual simulation training system是综合研究学校、城中村、工厂、高层建筑 4 类典型救援场景的差异性，构建宏观灾区、搜索区域、作业现场的多尺度的三维救援仿真场景，建立地震救援全过程推演技术，实现多元情景动态加载的“学-研-练-考-评”全过程仿真模拟，建立地震救援综合培训与演练的系统平台。

4 设计原则VR地震救援演练虚拟仿真培训系统应遵循以下原则：a)实用性原则：开发系统必须满足实用性需求，尽量降低数据输入量，界面直观，易学易用，不同业务见界面转换速度快；b)功能完整性原则：功能需求分析中提出的业务都能在系统平台上实现，同一类型业务因输入要求或地址模式等条件发生变化时，可以设计成不同的模块；c)数据安全性原则：系统开发设计并建立的数据库应具备多种措施保证数据库的安全，有完善的数据备份、恢复和异常处理机制；d)常用性与特殊性相结合原则：对常用的状态和数值，系统开发时应作为缺省，对常用的功能应放在主要界面和排前，对于不常用功能可以进行折叠和排后；e)系统可维护和可追溯原则：全面按照软件工程要求来开发系统，做到严格管理、严格测试，每个工作阶段，都应具备相应的严格审查的文档和书面技术资料，为以后系统服务和维护提供技术上的保证；f)统一性原则：系统在开发时必须建立统一的数据库字典，并实行统一的文档编排和管理，数据库关系命名、模块命名、函数命名、文件命名、变量命名等都要统一；g)系统可扩展性原则：系统应具备较强的结构化模式，各模块间接口设计应做到通用性和扩展性相结合。

几款地质仿真软件的简介本文将对ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC、FEPG、Femlab(Comsol)、Flac、PETREL进行简短的介绍。

有限元分析是对于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。

有限元分析软件目前流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、Femlab(Comsol)、MSC、FEPG等。

ANSYS软件在致力于线性分析的用户中具有很好的声誉，它在计算机资源的利用，用户界面开发等方面也做出了较大的贡献。

ABAQUS软件则致力于更复杂和深入的工程问题，其强大的非线性分析功能在设计和研究的高端用户群中得到了广泛的认可。

而ADINA软件除了求解非线性问题外，其在多物理场的流固耦合求解功能也是全球唯一的专利技术。

COMSOL公司是全球多物理场建模与仿真解决方案的提倡者和领导者，其旗舰产品COMSOL Multiphysics，使所有的物理现象可以在计算机上完美重现。

MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。

FEPG是一款国产有限元分析软件。

一、ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四者的比较由于ANSYS产品进入中国市场早于ABAQUS，并且在五年前ANSYS 的界面是当时最好的界面之一，所以在中国，ANSYS软件在用户数量和市场推广度方面要高于ABAQUS。

ANSYS软件注重应用领域的拓展，目前已覆盖流体、电磁场和多物理场耦合等十分广泛的研究领域。

ABAQUS 则集中于结构力学和相关领域研究，致力于解决该领域的深层次实际问题。

而ADINA软件和ANSYS软件一样都包括结构、温度、流体及流固耦合的功能，因此其应用领域也是相当广泛。

对于常规的结构线性问题，三种软件都可以较好的解决，在模型规模限制、计算流程、计算时间等方面都较为接近。

ABAQUS软件和ADINA软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势；而ANSYS软件和ADINA软件则在流体和多物理场耦合功能方面具有无可比拟的优势。

倒立摆地震仪的原理倒立摆地震仪是一种高精度的地震测量仪器，它是利用重锤倒立在弹性支承上的特殊构造，在地震过程中，测量垂直于支承方向的地动位移而设计的。

一、倒立摆地震仪的基本组成部分倒立摆地震仪由倒立摆、弹性支承、信号采集系统以及实时显示系统等部分组成。

1. 倒立摆：重锤和指示器组成的设备，在弹性支承上方安装。

2. 弹性支承：由几组弹簧和减震器组成的支承平台。

3. 信号采集系统：包含放大器和ADC转换器等，用于采集地动位移数据，仿真后送至实时显示系统。

4. 实时显示系统：计算所得的地动位移数据并显示在显示器上。

二、倒立摆地震仪的工作原理当地震发生时，地面会发生运动。

这种运动可以把倒立摆的重锤移动，但是重锤会尝试保持其初始位置。

重锤在移动时对弹性支承施加压力，这些压力在弹性支承的弹力和减震机构的减震作用下被平衡。

平衡点位于重锤的初始位置，所以当地震停止时，重锤将恢复到其初始位置。

在地震过程中，重锤所经历的运动会使光电传感器产生电信号，电信号经过放大，被ADC转换器转换成数字信号并被采集，最后被传输到实时显示系统。

在实时显示系统中，计算器将这些数字信号转换为地震波记录图形，并在显示器上显示。

三、倒立摆地震仪的优点相比其他地震测量仪器，倒立摆地震仪有如下优点：1. 精度高；2. 可以测量倾斜和方位；3. 可以测量静态和动态位移；4. 灵敏度高；5. 可扩展性和可重复性好。

综上所述，倒立摆地震仪是一种高精度的地震测量仪器，它由重锤、弹性支承、信号采集系统和实时显示系统组成。

在地震过程中，通过光电传感器测量垂直于支承方向的地动位移。

相比其他地震测量仪器，它具有精度高、灵敏度高、可扩展性和可重复性好等优点。

【科普】带你走进一个振动的世界——地震模拟振动台（1）JZGKCHINA11•地震的危害地震是人类生存的地球上最严重的自然灾害之一，造成的人员伤亡和经济损失是巨大的。

人类虽然无法阻止并难以预防地震的到来，但是可以尽量减少地震带来的损害。

我国是一个多地震的国家，处在全球两个特大地震带，即环太平洋地震带和喜马拉雅—地中海地震带上，全国有41%国土，一半以上城市位于地震基本裂度7度以上地区。

地震工程研究是地震工作中的重要组成部分，也是一门应用科学，振动台试验在这门学科里占有及其重要的地位。

在有准确记载的20世纪里，平均每年发生18次7.0-7.9级的大地震，每年发生1次超过8.0级的特大地震。

进入21世纪之后，大地震似乎更加频繁了。

•地震模拟振动台发展简史从手摇振动台到电液伺服振动台在1890年前后，一个英国人和日本学者合作研制了一种手摇的振动机，这个振动机看上去就像一架纺车，不过偏心轮连接到了一个轨道小车上，小的建筑模型放在轨道小车上进行试验。

这种手摇的振动机也就是最简单的振动台，虽然也能产生简单的运动，但所产生的振动毕竟跟真实的地震差别太大，因此人们开始不断研制更加先进的设备用于模拟地震，而这种模拟地震的装置就称为地震模拟振动台。

利用试验机来模拟地震，仅仅能够产生运动显然是不够的，人们研究的目标是一种能够与实际地震的动力效应基本相同的振动台。

通常的振动台需要一个刚性台面来放置建筑模型，然后设法使台面运动起来以模拟地震的影响。

在液压伺服和计算机控制技术得到充分利用之前，人们采用了各种手段来使台面运动起来，比如前面提到的偏心轮，还有利用摆锤和弹簧产生机械运动的方法，我国的研究人员也曾利用汽车发动机来为振动台台面提供动力，这种振动台一般只能产生周期性衰减振动或者周期性往复运动（也称为简谐振动），而无法产生和真实地震接近的复杂振动。

最早的地震模拟振动台都是单方向振动的振动台，随后出现了水平双向振动台和三向六自由度振动台（这种振动台既可以水平向运动，也可以产生竖向振动，并且可以产生不同方向的转动）。

地震科普教育基地里面有哪些设备地震科普教育基地是一个用于向公众介绍地震和地震防灾知识的场所。

在这个基地里，有许多设备和展品可以帮助人们更好地了解地震和地震防灾知识。

首先，基地内通常会设置地震模拟器。

这是通过机械装置模拟地震过程，让参观者可以亲身感受地震的动力和影响。

这样能够帮助参观者更直观地理解地震的危害和应对方式。

其次，基地内还会设置地震监测设备。

这些设备能够实时监测地震活动，并且通过展示屏或模型展示地震的数据和变化趋势，让参观者了解地震预警和监测的原理和重要性。

此外，地震科普教育基地还会设置地震瞭望台或模型，让参观者可以通过虚拟或实际的方式看到地震灾害的影响和应对情况，加深他们对地震灾害的认识和理解。

最后，基地内可能还会设置一些互动体验设备，如地震逃生模拟器或地震模拟演练装置，让参观者可以模拟地震发生时应对的情况，以提高他们的地震防灾应对能力。

总而言之，地震科普教育基地里的设备和展品都旨在帮助人们更好地了解地震知识、认识地震危害、提高地震防灾意识和能力。

通过这些设备和展品，参观者可以在亲身体验和互动中，更深入地了解地震的危害和如何应对地震灾害。

很多地震科普教育基地会通过互动式的展览和教育设施来帮助公众更好地了解地震知识和地震防灾技能，并在发生地震时做出适当的应对措施。

在这些地震科普教育基地中，通常会涉及一系列设备和装置，帮助参观者深入地了解地震的危害、监测和预警机制以及地震防灾方案。

除了地震模拟器、地震监测设备和地震瞭望台，一些地震科普教育基地还会设置模拟地震灾害场景的特效装置。

这些特效装置可以让参观者亲身体验仿真的地震灾害场景，如摇晃的楼房、地震引发的涌动土石流等。

通过这种亲身体验，参观者可以更加直观地感受到地震灾害的破坏力和危害。

同时，基地会利用这些场景来展示和教授逃生和应急救援的知识和技能，帮助参观者了解在地震灾害发生时如何保护自己和他人。

另外，一些地震科普教育基地还会设置地震教育影院。

地震模拟振动台阵系统的精细化建模与频响仿真高春华;纪金豹;闫维明;王巨科;李娜【期刊名称】《北京工业大学学报》【年(卷),期】2015(000)002【摘要】为解决地震模拟振动台建模中的非线性问题，采用Matlab/Simulink中的SimHydraulics、SimMechanics模块对北京工业大学地震模拟振动台九子台阵进行了精细化建模与仿真，分析了伺服阀特性、台面质量及油源压力对系统频响特性的影响，给出了振动台建设中合理的台面质量范围，得出了试验中通常应该采用的理想油源压力。

研究结果表明：伺服阀频率对振动台系统频响特性的影响较大而伺服阀的阻尼比对此几乎没有影响。

【总页数】5页(P237-241)【作者】高春华;纪金豹;闫维明;王巨科;李娜【作者单位】北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京100124;北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京 100124;北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京 100124;北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京 100124;北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京 100124【正文语种】中文【中图分类】TU352【相关文献】1.地震模拟振动台台阵系统研发 [J], 邱法维;杨丽;沙锋强;王刚;黄兴宏2.基于频响函数综合法的柴电机组隔振平台建模仿真 [J], 黄武雄;张志谊;沈建平3.离心场中二维地震模拟振动台建模与仿真 [J], 王珏;牛宝良;胡绍全;宋琼;严侠4.相控阵雷达系统建模中的天线仿真技术 [J], 孙晓晖;陈仁元5.地震模拟振动台九子台阵系统的安装与调试 [J], 王巨科;高春华;张硕玉;;;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。