基于模态分析的网架损伤识别

目的 探讨基于振动模态分析的结构无损检验技术及"频率变化平方比"的损伤识别方法,对网架结构进行损伤识别.方法 利用结构动力参数的改变进行损伤诊断,将"频率变化平方比"的方法用于网架结构的损伤识别中,将杆件的损伤通过杆件截面积的缺蚀体现出来,通过有限元分析方法编写的程序来模拟实际网架结构,对其进行模态分析,求出其位移模态和自振频率,来识别网架不同位置的损伤.结果 结构损伤使其刚度、质量和振型随之变化,结构的每一个部位的物理特性对结构的模态参数均有不同的影响,该影响构成了模态分析识别结构损伤的基础.结构的"频率变化平方比"包含了结构损伤程度和位置信息,仅是与结构损伤的位置有关的量,故可以用它来进行结构损伤定位.结论 作为一种网架损伤的数值模拟,对于杆件截面积缺蚀可以正确识别,是网架杆件损伤识别一种较为有效且简便可靠的方法.     

肋环型球面空腹网壳结构的自振特性及参数分析

空腹网壳结构是由平板型空腹网架演化来的新型曲面空间网格结构,形式多样,具有良好的受力性能,且造型简洁美观,适应跨度更大.运用ANSYS有限元分析软件对肋环型球面空腹网壳结构进行了动力特性的研究,讨论了矢跨比、网壳厚度、腹杆截面尺寸、支座约束等参数对其自振特性的影响,得出了可用于工程实践的结论,对其抗震、抗风性能分析研究以及工程应用有参考价值.     

祈年殿式混凝土仿古建筑模态分析

在对天坛祈年殿结构特点分析的基础上,结合有限元模态分析基本理论和ANSYS软件模态分析过程,运用通用数值分析软件Ansys11.0对天坛祈年殿式混凝土结构前五阶模态进行了计算.介于古建筑构件尺寸相对偏大,整体刚度偏大,使得结构固有频率偏大,自振周期偏小;对称结构致使结构特征周期和振型呈对称特征.根据模态分析数据和振型图对天坛祈年殿式钢筋混凝土结构动力特征进行了分析和总结,为对该类建筑的进一步动力分析提供了依据.     

强震作用网架结构动力稳定分析的数值方法

探讨了网架结构动力稳定分析的数值方法,阐明了网架结构模态分析和动力稳定分析中的单元选用应采用多段梁单元的原因。通过采用不同形函数的不分段与分段的梁单元(多段梁单元)对简支梁和考虑下部框架的网架结构进行模态分析,并将多段梁单元应用于网架结构动力稳定性分析。结果表明：采用高阶形函数的不分段梁单元,能得到较为准确的自振频率,但无法直接反映杆件失稳;采用多段梁单元,可以模拟得到较为准确的自振频率,且可以模拟杆件失稳。强震作用下网架结构稳定分析采用分段的高阶形函数梁单元,数值分析结果更为准确可靠,可以得到合理的失效模式和破坏荷载。     

带缝空心R.C.剪力墙结构模型动力特性研究

为了研究带缝空心钢筋混凝土结构房屋的动力特性,进行了1∶3.0模型6层结构房屋的模态试验及拟动力试验,获得了结构的周期、振型、阻尼比、动力放大系数等动力特性参数。在试验研究的基础上,利用有限元分析软件ANSYS对结构模型进行了模态分析。研究结果表明,带缝空心钢筋混凝土剪力墙结构是一种介于框架结构和传统剪力墙结构之间的新型结构形式。试验结果与ANSYS模拟结果吻合较好,利用ANSYS软件进行仿真分析是测试结构动力特性的一种可靠方法。     

基于模糊聚类的网架结构有限元模型修正

为准确地评估网架结构的健康状况,针对网架结构的损伤特点,提出了一种基于模糊模式识别理论的有限元模型修正方法。首先引入节点固结系数的概念,由节点固结系数表示空间网架结构的单元刚度矩阵,建立了结构的动力方程。再根据结构的动力特性建立了标准模糊集合,通过模糊模式识别方法对结构的有限元模型进行修正。最后对一个二层空间平板网架结构进行了数值仿真分析,结果表明,该方法能有效地修正结构的有限元模型,在工程应用中具有一定的实用价值。     

基于应变模态的网架结构损伤识别模型试验研究

制作了大比例的空间钢网架结构试验模型,并采用将部分原杆件替换为截面面积较小杆件的方式模拟了结构的损伤,包括上弦、下弦、腹杆等单构件的损伤以及它们之间的组合损伤.通过锤击法直接测试分别获得完好及不同损伤工况下试验模型的部分应变模态参数,将各损伤工况与完好工况下试验模型的应变模态参数进行对比,可以成功识别出网架模型损伤的发生以及部分较为重要杆件损伤发生的位置,随后对试验中不同杆件损伤识别效果的规律进行了归纳,并在结合该网架试验模型动力特性数值分析结果的基础上对损伤识别效果的原因进行了分析,为网架结构损伤识别的实际工程应用和开展相关研究提供了参考和借鉴.     

压电类智能结构耦合系统动力学分析

对压电类智能结构耦合系统动力学问题进行了分析,阐明了压电结构在外载(机械力或电场)作用下的力学特征、电学特征.从机电耦合弹性体的理论出发,运用Hamilton原理建立一般压电类智能结构耦合系统的动力分析模型,进行压电类智能结构耦合系统的有限元分析.以此为基础进行压电类智能结构耦合系统动力学分析:模态分析和瞬态动力分析.最后利用有限元分析软件ANSYS,对粘贴压电陶瓷片的压电悬臂板耦合效应进行模拟分析,进行了模态分析、瞬态动力学分析研究.说明了压电类智能结构耦合系统的动力学特性.     

三级直线差动式货叉机构的模态分析

了解三级直线差动式货叉机构的振动特性,可为优化设计提供重要参数.通过对整体货叉机构进行模态分析.建立了货叉机构的振动方程和动力学方程,并利用ANSYS软件进行模态分析,获取了货叉的振动特性,为货叉结构设计提供依据,避免在动力载荷作用下发生共振,提高结构系统的稳定性和可靠性.     

某商业中心屋面复杂网架结构分析

某商业中心屋面网架结构空间几何造型复杂,跨度和局部悬挑都较大,并且限制网架厚度.采用SAP2000结构分析软件对该屋面网架结构进行了有限元分析,通过对结构的模态分析得到了结构的振型和自振周期,又对结构进行了反应谱分析从而得到了结构的基底剪力和倾覆力矩,通过内力计算得出了杆件截面并做出了优化.对支座采取了构造措施,使用橡胶支座和滑动支座,达到了更好地释放温度应力的效果.     

钢弹簧浮置板隔振道路的模态分析

为了减小道路交通汽车荷载对广州市番禺万博商务中心地下空间结构产生的低频振动影响，研发一种新型的钢弹簧浮置板隔振道路。应用ANSYS软件分别建立钢弹簧浮置板、地下空间、浮置板和地下空间结构的三维有限元模型，对这3种不同结构进行模态分析，并进一步研究了传导比。结果表明：设计的浮置板道路基频为8.69 Hz；地下空间基频为15.69 Hz；浮置板与地下空间整体结构基频为7.33 Hz；从振型上看，低频时主要体现为浮置板的振动，中高频时主要为地下空间结构顶板的振动；3种结构的传导比峰值均出现在第一阶固有频率附近，地下空间结构在增加钢弹簧浮置板后传导比最大为0.878。钢弹簧浮置板道路可起到良好的隔振效果。     

正六边形蜂窝型空间盒式结构受力性能对比分析

为了研究正六边形蜂窝型空间盒式楼盖结构体系在大跨度中高层建筑中的受力性能,根据工程实例,运用ANSYS有限元结构分析软件建立了不同平面楼盖结构布置的有限元分析模型,对比研究了正六边形蜂窝型空间盒式结构体系与正交斜放型空间盒式结构体系在竖向静力试验作用下的结构反应,研究了两种不同盒式结构楼盖的最大挠度、自振频率和整体刚度。研究结果表明,在竖向荷载作用下,正六边形蜂窝型空间盒式结构体系呈现三向传力特性,结构性能表现较好。相比正交斜放型空间盒式结构体系,正六边形蜂窝型空间盒式结构体系的楼盖跨中挠度较小,其整体性、稳定性更佳。依据模态分析方法,通过对比两种结构体系的自振频率与周期,得到了正六边形蜂窝型空间盒式楼盖结构体系的整体抗侧移刚度与空腹夹层板楼盖抗弯刚度均大于正交斜放型空间盒式结构的结论。从经济性层面上比较,得知在相同使用功能要求情况下,正六边形蜂窝型空间盒式楼盖结构体系的用钢量要远小于正交斜放钢混结构盒式结构体系的用钢量,更能节约建造成本。     

广州新电视塔的动力特性有限元分析

采用ANSYS软件对高610m的广州新电视塔进行了动力特性分析，并在此基础上采用模态质量参与系数进行模态选择控制，研究了各阶模态振型对结构地震响应的贡献。研究结果表明这类非对称空间超高耸结构具有自振频率密集，桅杆的振型位移过大等特点；另外，对该超高耸结构进行抗震分析时，依振型贡献大小至少组合10个振型以上才能满足工程精度的要求。     

ANSYS对钢框架结构地震谱响应的计算分析

本文采用ANSYS有限元分析法,进行框架结构地震作用按照地震谱响应计算的分析,以某十层钢框架结构为例,进行模态求解,谱响应分析,模态扩展,模态合并以及时程分析的模拟。结果表明,模态分析得到钢框架的固有频率和振型,可以在设计阶段使结构的自振周期远离主振周期;谱响应分析得到地震谱响应曲线和响应振型,将两者结合考虑可发现发生共振情况的振型和频率,从而测试结构在地震时抗共振的能力,避免钢框架结构在发生地震时由于共振而产生的破坏。     

小型液压挖掘机动臂的性能分析

以某小型液压挖掘机工作装置的动臂为研究对象,运用Pro/E三维软件建立挖掘机工作装置动臂的三维模型,通过Pro/E软件与ANSYS软件的无缝接口,将动臂三维Pro/E模型导入ANSYS软件中建立有限元分析模型。利用ANSYS软件对动臂有限元模型进行静态和模态分析,得到动臂的应力云图、应变图、模态频率和主振型等分析结果,为结构优化设计提供理论依据。     

管道切割对开式钻铣机钻铣头强度分析

钻铣头是管道切割对开式钻铣机的重要执行元件,其强度的大小对钻铣机工作的可靠性有着非常大影响,应用有限元软件ANSYS对其进行静态和模态分析有着重要的意义。通过三维软件Pro/E建立钻铣头的几何模型,并进行运动仿真检验其是否产生干涉,利用Pro/E软件和ANSYS软件的接口将几何模型导入ANSYS软件中,运用ANSYS软件建立有限元模型进行钻铣头的静态和模态分析。运动仿真结果表明模型未产生干涉,有限元模态分析结果表明无共振现象产生,有限元静态分析结果表明刚度和强度满足要求,应用三维软件和有限元软件从理论上为设计的合理性提供了依据,也为优化设计提供了参考。     

大沽南路立交桥典型连续梁的地震反应分析

针对大沽南路立交桥这个工程实例,利用ANSYS有限元分析软件,对典型箱型截面三跨一联连续梁建立了三维有限元模型,对其进行了模态分析,求出其前十阶的自振频率,并在此基础上运用地震反应谱法对该结构进行了地震反应分析,得出的几点结论对于理论研究和工程设计具有一定的参考价值.     

空间单层网壳结构损伤杆件位置识别试验

为解决空间钢结构震后常发生杆件损伤的位置识别问题,设计一个单层网壳结构试验模型,切断单个杆件模拟实际结构的杆件损伤,对该损伤杆件进行位置识别研究.首先,根据空间钢结构自由度多,模态密集等特点,基于小波包能量分析法处理频率密集信号的优势,应用单层钢网壳结构损伤前后两个监测阶段的加速度响应数据,建立抗噪性能和灵敏性较好的损伤杆件位置识别指标向量.再应用有限元软件ANSYS建立17组不同位置杆件损伤的数值分析模型,分别获得17组有限元模型损伤前后的加速度响应数据,通过小波包分析处理后将其损伤指标向量作为损伤识别样本库,再将具有单个杆件损伤试验结构的加速度响应数据处理后得到的损伤识别指标向量与损伤样本库中各杆件损伤位置的指标向量进行聚类分析,识别出实际结构杆件有可能的损伤位置.该方法能够快速识别出实际结构中损伤杆件可能损伤的区域位置,试验结果也验证了方法的可行性和有效性,为后续工程应用研究提供了理论和试验支持.     

异型石材多功能数控加工中心关键部件的模态分析

目的通过对异型石材多功能数控加工中心关键部件——横梁的动态特性的研究,验证横梁结构设计的合理性．方法利用solidworks建立异型石材多功能数控加工中心关键部件——横梁的三维模型,通过接口倒入到ANSYS中,采用了subspace模态提取法对异型石材多功能数控加工中心关键部件横梁进行模态分析．结果得到了横梁的前六阶固有频率和振型,ANSYS模态分析法得出的固有频率能够指导横梁设计的进一步优化,有效避开共振区,保证异型石材多功能数控加工中心的加工精度．结论通过模态分析法,可以看出ANSYS对横梁的动态仿真和结构优化有一定的指导意义,也为下一步的谐响应分析提供依据．     

基于ANSYS的国产数控机床高速电主轴的仿真分析

为了研究国产数控机床高速电主轴的静、动态性能,通过ANSYS分析软件建立了电主轴的简化有限元模型,对电主轴的静、动态特性参数进行了数值仿真分析;并采用实验模态测试技术验证了有限元模型的有效性和准确性;在此基础上,分析了电主轴支撑跨距对电主轴动态性能的影响规律,确定了电主轴跨距的最优范围.结果表明,有限元仿真与实验模态测试结合,能有效分析电主轴的动态性能,并实现结构的优化.