基于实测数据的电缆桥架有限元模型修正

对电缆桥架有限元模型中螺栓连接的复杂结构进行了简化处理,基于实测数据对电缆桥架有限元模型进行了修正。应用ANSYS有限元分析软件对电缆桥架结构进行模态分析,提取了X、Y向整体振型的第1阶模态频率。为验证模型,设计了白噪声激励试验,利用随机子空间法进行模态识别,得到结构的实测频率。采用虚拟材料弹性模量对螺栓参数进行修正。修正前有限元模型模态频率与实测频率的相对误差X向为1.3%、Y向为26.7%,修正后有限元模型模态频率与实测频率的相对误差X向为0.04%、Y向为2.2%。采用修正后的电缆桥架模型进时程分析,并对模拟结果与实测结果进行了比较,结果表明修正后的有限元模型模拟结果与实测结果吻合较好,能更真实地反映结构动力特征。     

考虑裂纹缺陷的弧形钢闸门有限元分析

针对裂纹缺陷对弧形钢闸门强度的影响,运用有限元理论和ANSYS子模型技术,建立弧形钢闸门有限元模型,从弧形钢闸门整体模型不同位置取实体子模型,在实体子模型中考虑不同位置、不同长度、不同深度的裂纹缺陷,进行弧形钢闸门有限元计算分析。实例应用结果表明,裂纹缺陷处应力集中系数均随裂纹缺陷尺寸的增加而增大,缺陷处应力集中呈尖端效应,在构件运行时,裂纹区域应力集中会诱发裂纹扩展,减小构件的有效承载面积,降低结构的疲劳强度,在实际工程中应尽量避免裂纹的存在。     

蒙城弧形钢闸门的三维数值分析

基于有限元分析软件ANSYS建立了蒙城船闸上游弧形钢闸门的三维数值模型,计算分析了船闸在各种工况下的闸门应力、位移挠度等静力特性.并对弧形闸门进行了模态分析,计算了闸门在不同开度下的自振频率.     

水工钢闸门传感器优化布置方法研究

传感器的优化布置作为水工钢闸门结构健康监测的首要环节，对于其监测的准确性与合理性具有重要意义。针对水工钢闸门在结构健康监测中加速度传感器优化布置的问题，以弧形闸门为例，建立流固耦合有限元数值模型，提出了一种结合有效独立法—加权模态置信准则—曲线拟合(EI-WMAC-CF)的传感器优化布置方法，对比分析了弧形闸门干、湿模态下的传感器优化布置方案。结果表明，所提方法能够适用于水工钢闸门结构健康监测中，能较好地解决水工钢闸门传感器优化布置的问题，且考虑闸门流固耦合作用下的钢闸门传感器优化布置方案更具有代表性。     

环境激励下泄流结构的模态参数辨识研究

水工结构在泄流激励作用下易产生剧烈振动甚至会因振动而引起结构自身破坏,为研究坝体在泄流工作状态下的振动特性,需准确地辨识出结构的模态参数指标。为此,以三峡枢纽工程#5溢流坝段为例,在坝体泄流作用下对其进行原型振动响应信号采集,根据测出的响应时程,分别采用ERA法和HHT法对结构进行模态参数辨识,并将辨识出的频率与有限元模态计算的结果进行比较。结果表明,ERA法和HHT法均具有识别结构密频的能力,两种方法提取出的频率值与有限元仿真结果吻合很好,但HHT法在识别阶数和精度方面均优于ERA法,更能全面、准确地反映结构的动力特性。     

基于改进HHT算法的电力系统低频振荡模态辨识研究

针对电力系统低频振荡问题,在运用阻尼转矩对单机无穷大系统分析低频振荡机理与特点的基础上,对低频振荡经验模态分解时存在的端点效应问题进行了理论分析与改进,提出了一种基于端点优化对称延拓法的有效改进EMD分解边界效应的HHT算法对电力系统低频振荡进行辨识。通过对测试信号进行仿真,同时也利用广域FNET监测系统的测试结果进行低频振荡参数辨识及抑制实验,研究了该算法在模式辨识方面的有效性和准确性。仿真和实验表明,基于改进HHT算法的低频振荡辨识方法能快速高精度地辨识出振荡模态信息,并能有效指导电力系统稳定器PSS的配置及参数设计,从而维持电力系统的安全与稳定。     

弧形钢闸门排水孔优化设计及有限元分析

针对弧形钢闸门排水孔优化设计问题,以某水利工程弧形工作闸门为例,基于有限元软件ANSYS平台的APDL参数化设计语言及优化设计,对弧形钢闸门主横梁进行圆形排水孔的优化设计和有限元计算,并观察不同位置孔结构尺寸参数对排水孔周边应力分布的影响。实例计算结果表明,圆形排水孔的设置主要影响主梁腹板孔边的应力分布,最优圆孔高度约为腹板高度的40%;孔半径是影响孔边应力集中系数的主要设计参数,且半径的灵敏度较孔中心位置大。研究成果可为弧形钢闸门排水孔设计及相关平板开孔问题提供参考。     

大型水工弧形钢闸门流激振动物理模型—数值模型计算分析

针对大型弧形闸门在局部开启过程中因受水流脉动压力而导致的振动问题,以某水利枢纽弧形工作闸门为例,通过建立闸门有限元模型,计算了在考虑流固耦合影响下闸门的自振特性,并与模型试验测得的脉动压力特性进行对比,发现闸门发生共振的可能性不大。在模型试验测得的水流脉动压力的基础上,利用随机振动方法计算出闸门在典型水位不同开度下流激振动应力响应和位移响应。根据计算分析结果对大型弧形闸门的振动安全进行评价,并对闸门的安全运行调度提供合理的建议。     

基于改进CNN-LSTM的电力系统宽频振荡辨识

宽频振荡的强非线性和强时变性会导致参数准确辨识困难,提出了改进CNN-LSTM神经网络的参数辨识方法.首先,采用卷积神经网络(CNN)提取输入的宽频振荡信号的振荡特征,并通过Softmax分类器输出振荡模态数量.然后,根据模态数量对长短期记忆网络(LSTM)辨识的模态个数进行定阶;同时,通过对CNN输出矩阵进行1×1卷...     

在役大型水工弧形闸门结构静强度与模态分析

为保证在役大型弧形闸门安全稳定运行，以葛洲坝工程水工弧形闸门为例，利用有限元分析软件，按设计水头对其进行静力学强度和模态分析，得出闸门最大应力集中点及变形情况，并根据自振频率、振型和最大变形位移判断闸门振动强弱。结果表明，闸门设计总水压力与理论计算偏差为4.7%,在5.0%误差控制范围内，弧形闸门整体最大应力为373.86 MPa、变形为12.938 mm,强度和刚度均能满足现行规范设计要求，面板底部存在局部应力集中，闸门整体振动变形量小于0.508 mm,振动强度不大，只有低阶频率出现在水流脉动压力的高能区，其发生共振的可能性小。     

Development of a modified stochastic subspace identification method for rapid structural assessment of in‐service utility‐scale wind turbine towers

The strong drive to harness wind energy has recently led to rapid growth of wind farm construction. Wind turbine towers with increased sizes and flexibility experience large vibrations. Structural health monitoring of wind turbines is proposed in the wind energy industry to ensure their proper performance and save maintenance costs. This study proposes a system identification method for vibration‐based structural assessment of wind turbine towers. This method developed based on the stochastic subspace identification method can identify modal parameters of structures in operating conditions with harmonic components in excitations. It benefits wind turbine tower structural health assessment because classical operational modal analysis methods can fail as periodic rotation excitation from a turbine introduces harmonic disturbance to tower structure response data. The effectiveness, accuracy and robustness of the proposed method were numerically investigated and verified through a lumped‐mass system model. The method was then applied to an in‐service utility‐scale wind turbine tower. The field testing campaign and modal parameter identification as well as structural assessment results were presented. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

水工弧形钢闸门未焊透缺陷的有限元分析

鉴于水工钢闸门的焊接质量直接关系到闸门运行安全,运用有限元理论和ANSYS子模型技术,建立含未焊透缺陷的弧形钢闸门有限元模型进行模拟分析。结果表明,在模拟尺寸范围内,考虑未焊透缺陷中最不利情况,即整体焊缝未焊透,未焊透缺陷应力集中系数介于2~12之间,且随未焊透深度增加呈增大趋势;其中,角焊缝最大应力集中系数为3.44,对整体结构影响较小,而对接焊缝最大应力集中系数为12.0,严重超出材料的相应容许应力,会引发裂纹,降低结构强度,因而在实际工程中,应尽量避免对接焊缝未焊透现象。     

Modal analysis of an operational offshore wind turbine using enhanced Kalman filter-based subspace identification

Operational modal analysis (OMA) is an essential tool for understanding the structural dynamics of offshore wind turbines (OWTs). However, the classical OMA algorithms require the excitation of the structure to be stationary white noise, which is often not the case for operational OWTs due to the presence of periodic excitation caused by rotor rotation. To address this issue, several solutions have been proposed in the literature, including the Kalman filter-based stochastic subspace identification (KF-SSI) method which eliminates harmonics through estimation and orthogonal projection. In this paper, an enhanced version of the KF-SSI method is presented that involves a concatenation step, allowing multiple datasets with similar environmental conditions to be used in the identification process, resulting in higher precision. This enhanced framework is applied to an operational OWT and compared to other OMA methods, such as the modified least-squares complex exponential and PolyMAX. Using field data from a multi-megawatt operational OWT, it is shown that the enhanced framework is able to accurately distinguish the first three bending modes with more stable estimates and lower variance compared to the original KF-SSI algorithm and follows a similar trend compared to other approaches.     

有无横向联结系对小湾中孔弧门的影响

对于小湾中孔工作弧门这一高水头的弧形闸门,其主要构件的刚度较大,结构的节点效应和空间效应很强,现行闸门设计规范的平面体系算法过于简单,计算成果的误差较大,已不能满足大型深孔闸门结构计算要求。本文采用三维有限元法对该闸门进行结构分析和应力计算,并在此基础上分析有、无横向联结系对该弧门整体的变形和应力的影响,结果证明该弧门采用无横向连接系的方案更加优越,对闸门设计有较大的参考价值。     

基于CEL理论的弧形闸门流固耦合的数值模拟

针对弧形闸门结构受力复杂且受水流脉动压力作用可能发生剧烈振动而发生破坏的问题,以某水电站泄洪冲沙工作闸门为例,采用耦合欧拉-拉格朗日理论（CEL）,利用有限元软件ABAQUS建立水体-闸门流固耦合模型,综合考虑了流激振动对水工金属闸门启闭过程中的闸门变形和动态响应的影响,获得了闸门振动位移、应力和接触力等的变化分布规律。结果表明,该方法可较准确地评价水工金属闸门的安全性和结构设计的合理性,为同类结构的设计评价提供了参考。     

大跨度弧形闸门静动力学数值分析

针对大跨度弧形闸门结构受力复杂且易发生弯曲变形和振动问题,采用有限元软件ANSYS对弧形闸门进行分析计算,对闸门主要部件的应力状态及变形情况进行了校核,分析了闸门自振频率的影响因素,全面评估了闸门的安全性能。并以目前国内跨度最大的某弧形闸门为研究对象,对不同工况下闸门的刚度和强度进行了计算,考虑流体与闸门之间的流固耦合作用,利用附加水体法分析了水体对闸门自振频率的影响,同时还研究了不同开度闸门自振频率变化情况。结果表明,弧形闸门总体强度和刚度满足设计要求,主要部件存在局部应力集中;水体作用使闸门的自振频率有一定程度的减小;随开度的增加,闸门的振动频率有不同程度的增加。