大型结构应变模态分析软件的应用研究

尝试用时域应变模态参数识别法对大型结构系统进行试验研究，研制了大型结构系统应变模态分析软件，利用这一件对港口门座起重机象鼻染结构的模态参数（包括固有频率、模态阻尼比及模态振型）进行了有效的识别，从而探索出一种适用于大型结构系统应变模态参数识别的行之有效的方法。     

离心泵叶轮水中固有频率经验下降系数分析及优化

在工程实际中,通常采用结构在空气中的自振频率乘以一个经验影响系数得出水中的自振频率,但是通过传统经验影响系数得出的结果与现实相比有很大的误差。本文选用能更加清楚表达水体对叶轮固有频率影响大小的下降系数进行研究。运用基于流固耦合的有限元方法对圆柱模型和两种离心泵叶轮进行模态计算,通过对结果的分析和比较发现：下降系数与结构的固有频率和振型有很大关系,采用分段取值更为合理,模态低阶取小值,高阶取大值,旋转振型取小值。最后对离心泵叶轮模型计算结果进行二次优化,得到更加符合实际的经验下降系数：模态前6阶除第3阶取0.05外,其余取0.15,第7—10阶取0.40。     

密集频率群结构在振型分解反应谱法中的取舍

针对模态密集系统作模态截断时系统主模态数该取多少,采用振型参与质量的方法进行分析。并以某电站的动力响应为算例,判断振型参与质量与所取主模态数的关系。结果表明,电站的振型达到10阶后,振型参与质量系数达到90%,从而保证计算的准确性,对于密集频率群结构此种模态截断方法具有一定的指导意义。     

抽水蓄能电站地下厂房整体与局部模态分析

抽水蓄能电站厂房结构常受到因水轮机运行过程中的离心力、电磁力矩以及流道内压力脉动所产生的振动影响,严重威胁厂房的安全稳定。本文以某抽水蓄能电站地下厂房下部结构作为研究对象,建立其整体三维结构有限元模型,对厂房整体及局部结构进行模态分析。结果表明:对于厂房整体结构,其一阶模态频率同转轮转动频率、动静干涉产生的压力脉动频率及其二倍频有较大的差距,满足防共振规范要求;对厂房局部结构,立柱和楼梯的低阶频率与动静干涉压力脉动频率相近,容易引发局部共振;而其高阶频率与动静干涉载荷二倍频相近,虽然高阶模态对结构振动贡献较小,但由于150Hz载荷将会导致附近各模态振型叠加,其作用效果不能忽视。     

水工弧形闸门试验模态分析

试验模态分析技术在水工结构中的应用，弥补了有限元计算中采用一系列假设和边界条件与实际情况不符的不足，为解决工程问题提供了有力的手段，简述了试验模态分析技术的原理，试验方法，并对一正在运行的闸门进行了模态分析，分析表明，弧形闸门的模态参数不仅受自身材料特性的控制，同时还受到试验工况的影响；当闸门处于不利开度时，会产生中等程度的振动。另外，在振动中还存在着一定程度的复模态因素。     

某大型泵站枢纽结构抗震动力分析

阐述了对位于八度烈度地震区的某大型泵站枢纽因其抗震设防等级较高,急需开展安全分析以保障其正常运行进行的研究。构建了考虑地基-基础-填土-结构-荷载相互作用的三维有限元模型,基于模态分析并采用反应谱法研究了八度地震区完建蓄水工况与运行叠加工况下该类型整体结构的抗震动力性能,以此获得其位移、应力等动力参数指标,为泵站结构技施设计复核提供了参考依据。     

基于模态应变能的水工泄流结构损伤识别研究

逐渐积累的损伤会使水工泄流结构中特定部分的质量或刚度损失而引起结构动力特性发生变化,这都将在模态测量中有所反映,以结构模态参数为基础,准确判断泄流结构所存在的损伤(特别是水下部位),对整个泄水建筑物的安全至关重要。以水工泄流结构中的弧形钢闸门及混凝土导墙结构为例,研究了基于结构模态参数的水工泄流结构损伤识别方法,基于单元模态应变能方法对泄流结构不同位置相同程度的损伤以及不同位置不同程度的损伤进行了识别。结果表明,该方法可以准确识别泄流结构的损伤,对基于振动响应的泄流结构无损动态检测及其水下部位隐患诊断具有一定的应用价值。     

大型土工离心机TLJ-500模态分析与试验

模态分析与试验是研究离心机结构动力特性的重要手段,其广泛应用于离心机的设计和验证中。分别采用理论计算和试验的方法对大型土工离心机TLJ-500进行模态分析,得到了TLJ-500的前若干阶模态参数,并将2种方法得到的模态频率和振型进行了比较。分析表明,离心机连接部位的刚度等对理论计算的结果影响较大,模态试验应在2个方向上激振以避免漏阶。针对离心机模态分析与试验提出了合理的建议,对提高离心机的模态分析精度和后续离心机振动台的设计具有一定的参考价值。     

船舶水弹性分析及试验研究

本文以半无矩壳理论和三维流体边界元方法为基础，应用干模态技术建立了一个新的实用的船舶水弹性理论模型，用于船体结构在水中运动的流固－耦合作用进行模态分析；编制了相应的微机计算软件；制作了钢质船模，分析中空气中和水上进行了振动模态试验，数值结果与试验结果符合良好，表明本文提出的水弹性模型及计算程序是正确的、实用的。     

青草沙水库取水泵站泵房地震作用分析与抗震设计研究

上海青草沙水库取水泵站由2个泵段共6台立式混流泵组成,设计流量200m3/s,泵房坐落于新沉积江滩之上,地质条件复杂,地基承载力差.为分析泵房在区域设计地震烈度作用下的动力响应,本文通过基于有限单元法的模态分析,求解泵房的各阶振型及周期,通过振型分解与叠加的反应谱分析方式求解泵房的地震响应,分析泵房结构的薄弱环节,为结构抗震设计提供依据.     

灌区闸门智能调度系统性能评价

针对都江堰灌区渠首闸门智能调度系统模型,利用最小方差的计算原理,定义模型性能判定指标。根据当前需水流量及相对应的闸门开度值,计算当前闸门系统模型的性能判定指标值,并对所得结果进行分析。该方法可以及时有效地对当前使用的闸门系统模型进行监控与修正,同时也可以应用到数据分析中,对预测模式的应用进行评估。     

渡槽排架结构环境激励模态试验

为获得渡槽排架结构动力特性,开展渡槽排架单向单输入多输出(SIMO)法、双向多输入多输出(MIMO)法环境激励模态试验,选用增强频域分解法识别纵向、横向、双向模态参数。结果表明,SIMO法纵向模态绝大多数谱峰明显、识别效果较好,纵向模态比横向模态丰富;MIMO法纵向或以纵向为主的谱峰大多数明显,横向或以横向为主、双向模态除双向第2阶(即横向第1阶)谱峰明显外,其他较小,甚至未能识别;排架柱以弯曲振动为主,纵向低阶、高阶模态横梁分别以平动或转动刚体振动、弯曲振动为主,横向模态横梁为平动或不动刚体振动;两种方法识别出的模态频率误差较小,SIMO法结果更为可靠,尤其是低阶模态。从低阶识别精度、试验工作量及操作便捷性而言,排架结构环境激励模态试验选择单向SIMO法优于双向MIMO法。     

孤立子内波对小直径圆柱形桩柱的作用力初探

孤立子内波在传播过程中所产生的突发性强流对海洋工程，石油钻井平台等会造成严重的破坏。本文引入了Morison的经验方法，模态分离法来估算孤立子内波对小直径圆柱形桩柱作用力，在计算中所保留的模态数目对所得的解有一定的影响，所得的解的精度还取闪于观察测资料的数量；弧立子内流对桩柱的作用力和边矩远大于表面波的。     

水工结构体系可靠度计算方法

针对当前结构体系可靠度计算存在的问题,从分析其现状入手,对寻求结构的主要失效模式及失效模式间的相关问题进行了阐述。总结了近年来国内外计算结构体系可靠度的各种方法,并探讨了各种方法的特点。     

Modal parameter identification for a roof overflow powerhouse under ambient excitation

Modal parameter identification is a core issue in health monitoring and damage detection for hydraulic structures. For a roof overflow hydropower station with a bulb tubular unit under ambient excitation, a complex unit-powerhouse-dam coupling vibration system increases the difficulties of modal parameter identification. In this study, in view of the difficulties of modal order determination and the noise jamming caused by ambient excitation, along with false mode identification and elimination problems, the ensemble empirical mode decomposition(EEMD)method was used to decrease noise, the singular entropy increment spectrum was used to determine system order, and multiple criteria were used to eliminate false modes. The eigensystem realization algorithm(ERA) and stochastic subspace identification(SSI) method were then used to identify modal parameters. The results show that the relative errors of frequencies in the first four modes were within 10% for the ERA method,while those of SSI were over 10% in the second and third modes. Therefore, the ERA method is more appropriate for identifying the structural modal parameters for this particular powerhouse layout.     

连拱坝交叉模态综合法的完备性

对笔者提出的连拱坝动力特性计算的子结构交叉综合法的正确性进行了证明．利用证明子结构子模态向量组成的线性空间是完备的基础上，说明当交叉子结构中所取的截尾模态趋向于完备时，其结果等同于整体计算，并表明近似计算将收敛于正确的结果．     

不规则波作用下海床面上的波浪压力计算

指出并分析了线性叠加法计算不规则波作用下海床面上的波浪压力的不合理性，进而提出了一种改进的线性叠加法.理论计算与实验数据的比较表明这种改进的线性叠加法是有效的，并且简单、实用。     

佛子岭连拱坝动力试验及模态参数识别

佛子岭大坝是一座结构复杂的连拱坝，坝址地震基本烈度为7度，设防烈度为8度，2000年8月，对佛子岭连拱坝进行了原型动力试验，取得了大坝的动力特性，即频率，振型，阻尼比和传递函数，此次原型试验采用爆破，起震机，随机脉动三种试验手段，先后进行了坝顶动力试验和#11支墩的动力试验，试验结束后，利用起振机激振的试验数据和快速傅立叶变换（FFT）的方法，得到传递函数的试验值，同时根据理论推导的传递函数，在频域应用由最小二乘迭代法编制的阻尼最小二乘法识别程序，选择目标函数进行优化计算，得到了解耦的佛子岭连拱坝的模态参数值，可以作为该坝抗震加固计算的依据。     

初弯曲和残余应力对焊接工字钢梁模态影响的数值模拟

以多自由度体系的模态分析理论为基础,通过有限元软件ANSYS分析了残余应力和初弯曲两种初始缺陷对两端固结的焊接工字钢梁模态参数的影响。通过分析比较焊接工字钢梁分别在原始状态下,初弯曲和残余应力分别影响和共同影响下的前四阶振型和频率的变化,得出初弯曲对结构的模态影响甚微,可以忽略;而残余应力对结构的模态影响较大,不能忽略。该结论对钢结构设计及健康检测有一定的参考意义。更多还原