单桩基础海上风机横向自振频率求解及参数敏感性分析EI北大核心CSCD

梁理论的合理选择对风机横向自振频率的求解意义重大。以往提出的海上风机自振频率计算方法都基于某一种梁理论,且缺乏各参数的敏感性分析。为了对比不同梁理论对风机自振频率求解的影响,采用回传射线矩阵法,分别基于Bernoulli-Euler梁、经典Timoshenko梁和修正Timoshenko梁理论,提出海上风机横向自振频率计算方法,通过实测数据验证了该方法的准确性,并综合对比各参数的敏感性。研究结果表明:Bernoulli-Euler梁理论未考虑剪切变形与转动惯量,自振频率计算结果略大于Timoshenko梁理论;剪切变形引起的转动惯量可以忽略不计,修正Timoshenko梁理论与经典Timoshenko梁理论计算结果一致,但物理意义更加清晰;基频对塔筒结构参数的敏感性最高,其次是连接段与桩基;基频对塔筒高度的敏感性最高,对海床高度与叶轮机舱组件质量的敏感性较高,壁厚变化对基频的影响不显著。     

长期水平荷载对单桩式海上风机结构自振频率的影响分析EI北大核心CSCD

海上风机结构体系长期经受波浪、风等水平循环荷载的作用,从而引起地基刚度变化,海上风机结构体系属于动力敏感型结构,预测其自振频率的长期变化具有非常重要的工程意义。基于动力运动方程,考虑了桩土相互作用,通过嵌入地基刚度衰减模型考虑长期循环荷载引起的地基刚度变化,建立了单桩式海上风机结构自振频率的简化计算方法,利用实际工程和数值模拟验证了方法的可行性。最后通过开展参数分析,探讨长期循环荷载大小、加载次数对海上风机结构自振频率的影响规律;结果表明,循环荷载的增大、加载次数的增加会导致海上风机结构体系自振频率较小,风机结构体系的自振频率应偏移1P;该方法可以评估长期循环荷载下单桩式海上风机结构自振频率的变化,为近海风机结构自振频率的设计提供参考。     

基于有载频率的简支梁桥自振频率计算方法

由于车辆的存在,在桥梁的动力试验中,测试到的桥梁频率实际上是以桥梁振动为主要振动形式的车-桥耦合系统的振动频率(工程上称为有载频率),而非桥梁自身的固有频率.基于车-桥系统的耦合振动模型和模态分析技术,提出了多个车辆作用下的桥梁有载频率计算方法.在中小跨径的公路桥梁的动态检测中,往往采用单个车辆对桥梁进行激振.对此推导...     

柱壳结构自振频率计算的精化传递矩阵法

本文建立了弹性柱壳结构自由振动问题的一般数学模型。通过引入指数矩阵的精化数值算法,发展一个计算柱壳的自振频率的新的传递矩阵法。数值算例表明本文新的数值算法具有较高的计算精度,较好的数值稳定性和简单实用性。     

海上风机单桩基础受船舶撞击的数值研究

目前国内没有海上风机受船舶撞击的相关规范和损伤评估标准,以国内某单桩基础海上风机为例,运用LS-DYNA软件从能量变化、最大撞击力和风机响应角度对风机受船舶撞击过程进了分析,并提出面积受损率来评估风机受损程度。分析结果显示:船舶初始动能在分别不超过约35 MJ、35 MJ、25 MJ时,最大撞击力与船舶质量的1/3次方、速度、撞击角度的正弦值成线性关系,超过时线性关系不再明显;面积受损率能合理反映单桩基础的受损区域和受损面积。     

单层索网体系非线性自振特性研究

刚性结构通常采用“Rayleigh法”的线性化方法近似计算结构的基频，但是单层索网体系属于非线性预应力体系，其自振频率会随着振幅发生变化。通过分析结果表明，当节点质量较大时，用假定惯性荷载的方法计算的误差较大；“Rayleigh法”计算索网频率是基于微幅振动的假定，不能反映其振幅较大时的自振特性。本文采用连续化理论，推导了单层索网体系第一、二阶非线性自振频率近似公式，并将计算结果和瞬态分析结果进行对比，两者吻合较好。非线性自振特性的研究对于单层索网体系在风荷载作用下的响应分析具有十分重要的意义。     

单桩竖向动力阻抗计算方法及其影响因素分析

运用土动力学和结构动力学原理，改进Winkler地基梁模型，考虑桩周土的弱化效应和桩-土界面的相对滑移效应，建立了竖向荷载作用下单桩动力阻抗函数的计算力学模型，运用数理方程方法分别求解单桩与桩周近场土域及远场土域的振动方程，确定了单桩的竖向动力阻抗函数。针对数值算例进行计算，将得到的单桩竖向动力阻抗随激振频率的变化关系与现有的数值计算和分析结果进行对比，验证了建议计算方法的合理性；并通过变动参数计算，对影响桩基振动特性的各相关因素进行了比较分析。     

单层厂房纵向抗震计算方法探讨

关于单层厂房的纵向抗震计算，抗震设计规范提出了两种计算方法，即多质点空间结构分析法和简化计算方法，本文通过对比计算分析表明，简化计算方法所得结果误差较大，需要加以改进。     

近场地震作用下近海单桩风机动力响应分析

基于FAST v7开发地震分析和土-结相互作用(soil structure interaction, SSI)模块,形成气动-水动-地震-伺服-土结耦合仿真平台FAST-S,并采用Seismic和ABAQUS验证地震分析模块的计算精度和可靠性。通过扩展的FAST-S平台,建立考虑SSI效应的5 MW近海单桩风机模型,分析风、波浪和地震之间的耦合效应以及研究近场地震动速度脉冲对停机和运行状态下风机支撑结构动力响应的影响。结果表明：地震加剧了塔顶振动,风浪荷载对减轻地震诱发的塔顶振动有一定作用;气动载荷、水动载荷和地震载荷之间存在非线性耦合关系,计算时应充分考虑风-浪-地震耦合效应;近场地震速度脉冲会增大停机和运行状态下风机的塔顶位移、塔顶加速度和泥线处弯矩,结构设计时应注意脉冲型地震动对结构产生的不利影响,特别是停机状态下风机的结构安全。     

计算桩基础承载力方法的探讨

结合工程应用，讨论岩土工程中桩基础工程中承载力计算方面的三个问题；桩的工作特点、桩的承载力计算、大直径桩的承载力计算。     

求工程结构最低阶固有频率的一种算法

本文采用子空间迭代法将工程结构高阶动力系统减缩为低阶动力系统,然后用Ｃｏｌｌａｔｚ包含定理的推广求出该结构系统的最低阶固有频率。     

海上风电大直径单桩的修正p-y曲线模型

单桩基础是当前海上风电常用的基础形式,常采用API规范推荐的p-y曲线对单桩的水平位移进行分析计算.当单桩基础桩径大于2 m时,API推荐的p-y曲线模型高估了初始地基刚度,引起桩基水平位移计算结果不准确.因此,分析现有p-y曲线法高估初始地基刚度的主要因素;对p-y曲线模型中的关键参数进行修正;根据FLAC3D数值模...     

海上风机单立柱三桩基础灌浆连接段轴向承载力试验研究

结合某海上风机单立柱三桩基础,对海上风机灌浆连接段进行轴向承载力试验。共设计四个试验模型,包括两个带剪力键的模型和两个无剪力键的模型。试验结果表明：带剪力键的模型承载力和延性比无剪力键的模型显著提高;受过疲劳荷载的带剪力键模型虽然延性有一定降低,但其承载力仍与未受过疲劳荷载的模型相当。该文还讨论了UK规范、API规范和新旧DNV规范建议的四个灌浆连接段轴向承载力经验公式。各公式之间的对比表明,它们都存在一定的缺点：API规范公式和旧版DNV规范公式形式还不太成熟,而UK规范公式和新版DNV规范公式试验数据参数范围不全。因此,该文最后建议提出一个灌浆连接段界面抗剪强度的新公式,以适应更广泛的工程应用条件。     

分舱板对海上风机混凝土筒型基础承载模式的影响

出于拖航稳性、施工下沉、精细调平及结构强度的原因,混凝土筒型基础筒内须设置分舱板。一般设计时不考虑分舱板对承载力的作用,实际上分舱板的存在对于筒型基础的承载模式和承载能力本身是有一定的影响。通过数值模型定量对比带分舱板和无分舱板两种混凝土筒型基础的承载特性,得到分舱板对承载模式的影响。结果显示带分舱板的基础与无分舱板的基础承载模式基本相似,当荷载较小时分舱板对承载力的作用不明显,因此基础设计时可以不考虑分舱板的作用,但随着荷载的增加,分舱板对承载力的提高作用逐渐显现,当达到极限承载时,基础竖向承载力提高6.9%,水平承载力提高18.3%,弯矩承载力提高16.5%,在极端条件下,带分舱板的混凝土筒型基础将具有更大的安全储备。     

近海风力发电高塔波浪动力可靠度分析

采用基于广义概率密度演化方程的极值概率密度理论,该文研究了近海风力发电高塔在随机波浪作用下的动力可靠度问题。波场由基于拟层流风波生成机制的随机Fourier海浪谱及线性波浪理论模拟,确定性结构动力响应由有限元模型分析给出。结果表明：采用极值概率密度理论可以方便地计算出不同阈值水平下塔顶侧移的动力可靠度,采用经典的Poisson模型计算的动力可靠度随阈值水平的降低而误差增大。     

风力机叶片挥舞摆振气弹失稳分析

为避免风机叶片在强风作用下发生破坏,需对其采取停机保护措施。该文研究叶片处于非旋转状态时的挥舞摆振气弹失稳现象发生的条件。基于风力机叶片简化模型,采用迭代法求解叶片的自振频率及振型,建立了非旋转叶片挥舞摆振气弹效应响应的振型叠加法,该方法可以便捷地进行叶片多工况气动弹性响应分析。计算了在不同风速不同攻角条件下叶片的挥舞摆振气弹效应响应,得到了叶片挥舞摆振响应随风速和风攻角的变化规律以及不稳定风攻角的分布特征。结果表明：在某些风攻角下,风机叶片挥舞摆振失稳现象在风速较低的情况就有可能发生,其响应幅值与结构阻尼联系紧密。另外,挥舞摆振失稳会大大增加作用于叶片上的风荷载,并进一步造成叶片结构的损伤破坏。     

点弹性支承粘弹性矩形薄板的基频分析计算

从三维粘弹性本构关系出发,导出了具有多个点弹性支承的Kelvin型粘弹性矩形薄板的运动微分方程.针对方程中出现的二维广义δ函数,采用积分方程法导出了具有多个点弹性支承的四边简支Kelvin型粘弹性矩形薄板自由振动的复特征方程,分析了材料的无量纲延滞时间、点弹性支承的弹性系数和支承位置对矩形薄板的固有频率的影响.     

用Riccati传递矩阵法计算悬挂输送机金属结构的固有频率

悬挂输送机结构具有“链式结构”的特点，利用Ｒｉｃｃａｔｉ传递矩阵法计算其固有频率既简便又具有较高精度．本文介绍了如何运用该方法计算频率，并且给出了应用实例。现在     

结构基频对冷却塔风振效应的影响

为明确结构基频f₀对冷却塔风振效应的影响,以某大型冷却塔为例,在风振响应时程计算和风振效应特征分析的基础上,通过调整材料弹性模量E实现对f₀的改变,以单独分析f₀对风振效应尤其是共振分量σ_R的影响,并阐述了该方法的优点。结果表明,根据共振与背景分量σ_R、σ_B在时域内的分离方法,不管f₀如何变化,σ_R与σ_B之间的耦合分量始终可以忽略。各响应σ_R随f₀的降低而增加,并在f₀小于0.7 Hz以后急剧增加,但因σ_B在总脉动响应σ_T中贡献较高,故σ_T和阵风响应因子GRF仅在f₀小于0.5 Hz以后才有较明显的增加。各响应σ_R随f₀的降低而增加的原因在于风谱能量随频率的降低而增加,且结构f₀越小其共振参与模态越多。为方便评价共振响应σ_R随f₀的变化,提出参数RP=（1/f₀×（1/f₀-1/2））综合考虑以上两种因素作为σ_R的评价指标,且各响应的σ_R与RP均呈线性变化。     

大跨度空间结构抗风分析的数值风洞方法

数值风洞方法可为复杂形体结构的风压分布确定和结构风振系数选取等提供非试验性的依据。基于计算流体动力学理论,以空间结构为对象,研究数值风洞技术。数值模拟了不同空间结构形体表面及其周围的风场,计算了结构风载体型系数,并与风洞模型实验成果比较,验证数值风洞计算结果的正确性。研究了因其他结构物存在引起的结构风场和结构体型系数变化,探讨了用数值风洞模拟技术鉴别风洞模型试验可能存在的误差及其原因。基于结构表面等压线划分结构受风区域,并以面积加权平均计算得到区域体型系数。还分析了结构多风向角下的结构风载体型系数。