大型岸边起重机的地震振动台试验研究

设计了集装箱码头岸边装卸起重机（简称岸桥）的1∶50缩比模型及其隔震装置;利用锤击模态试验和地震振动台试验获取了1∶50缩比模型在有无隔震装置下的动态特性和地震响应。试验结果表明：岸桥自身结构具有相对较大的地震抵抗力和整体稳定性,能够满足抗震设计的要求;隔震装置开启后,各测点应变响应的幅值及加速度响应的幅值均有明显的减小,这说明岸桥所采用的隔震装置设计合理有效,且减震效果明显。     

摩擦摆隔震桥梁简化力学模型动力学分析

建立摩擦摆隔震桥梁简化力学模型,采用模态叠加法计算地震作用下的响应幅值。通过与SAP2000有限元实体模型仿真结果对比,研究简化力学模型的计算精度。结果表明:简化力学模型能够较为准确计算出隔震桥梁的响应幅值;El Centro地震波作用下,简化力学模型的分析结果基本能够满足工程精度要求;隔震桥梁主梁及桥墩地震响应分别以隔震模态、二阶模态为主。     

基于ANSYS的摩天轮模态及地震响应谱分析

应用ANSYS有限元分析软件建立摩天轮的有限元模型,对其进行模态分析,提取前10阶的频率和模态振型,得出结构的自振特性。采用地震振型分解响应谱法,计算结构在不同地震方向作用下动力响应。计算结果表明地震作用下摩天轮满足强度要求,研究结果可为摩天轮结构的抗震设计提供参考。     

基于信号时频分析理论识别时变模态参数实验

为研究温度对结构模态参数的影响设计了一套温度可控的实验设备。在这套实验设备提供的可控温度环境中采集悬臂梁结构的加速度响应信号,利用基于信号时频分析的模态参数辨识算法处理实验数据,得到其时变模态参数,包括固有频率和振型,以此研究温度对其模态参数的影响。分析结果显示了基于信号时频分析的模态参数辨识算法在处理非平稳信号以得到结构的时变模态参数上的应用前景,更重要的是实验数据的分析结果较好地反映了温度对结构模态参数的影响,为热环境下结构振动特性分析提供了可靠而且有价值的分析方法和实验依据。     

基于信号时频分析理论识别时变模态参数的实验

为研究温度对结构模态参数的影响设计了一套温度可控的实验设备。在这套实验设备提供的可控温度环境中采集悬臂梁结构的加速度响应信号,利用基于信号时频分析的模态参数辨识算法处理实验数据,得到其时变模态参数,包括固有频率和振型,以此研究温度对其模态参数的影响。分析结果显示了基于信号时频分析的模态参数辨识算法在处理非平稳信号以得到结构的时变模态参数上的应用前景,更重要的是实验数据的分析结果较好地反映了温度对结构模态参数的影响,为热环境下结构振动特性分析提供了可靠而且有价值的分析方法和实验依据。     

基于ERA法的齿轮箱试验模态分析

搭建了基于ERA法的试验模态分析系统,在Coinv DASP MAS模态分析模块下对HW25505TCL型号齿轮箱进行了建模,采用单点激励多点响应法,对该齿轮箱进行锤击试验,对所采集数据进行分析处理,建立状态空间方程,通过ERA模态参数识别方法来提取模态参数进行定阶、拟合,获得了该齿轮箱的各阶模态参数,并采用振型相关矩阵进行模态验证。通过与计算模态比较,证明两者的有效性和可靠性,为进一步改进齿轮箱的结构特性以及基于模态分析的齿轮箱故障诊断等提供了理论依据。     

基于ANSYS的桥式抓斗卸船机结构抗震性能分析

针对桥式抓斗卸船机在地震作用下的动态响应和抗震性能问题,对卸船机结构在地震作用下的结构强度、应变特性、轮压稳定性以及损伤模式等方面进行了研究,提出了基于ANSYS的结构抗震分析方法。结合传统岸桥和建筑抗震分析理论,利用ANSYS建立了桥式抓斗卸船机钢结构有限元模型,对卸船机在不同工况和不同地震激励下的位移响应、应力响应和轮压进行了地震等效静载分析计算,明确了卸船机的关键位置。在等效静载分析的基础上,根据拟建场地的基础特性和卸船机的结构振动特性,选取了合适的抗震设计反应谱和典型地震波记录,对卸船机主要工况在不同地震激励下进行了反应谱分析和动力时程分析,并将其与等效静载分析的实验数据进行了对比研究。实验结果表明:桥式抓斗卸船机有较好的抗震性能,满足规定的抗震设防烈度7度,保证了其钢结构设计的正确性,对卸船机的抗震研究领域和工程应用具有参考意义。     

基于PolyMAX法的齿轮箱试验模态分析

搭建了基于PolyMAX法的试验模态分析系统,在LMS模态分析模块下对JZQ-250型号齿轮箱进行了建模,采用多点激励单点响应法,对该齿轮箱进行锤击试验,对所采集数据进行分析处理,建立传递函数,通过PolyMAX模态参数识别方法来提取模态参数进行定阶、拟合,获得了该齿轮箱的各阶模态参数,通过与计算模态比较,证明两者的有效性和可靠性,为进一步改进齿轮箱的结构特性以及基于模态分析的齿轮箱故障诊断等提供了理论依据。并基于模态分析提取各阶固有频率,去除小波分解中对应频带分量,达到对故障信号的降噪处理。     

支架式球形储罐层间隔震分析

对于大型化和高参数化球罐的安全服役,层间隔震有着广泛的应用领域。但在支架式球形储罐结构中设置隔震层,可能会导致隔震层以及隔震层以下的结构地震反应变强。针对上述情况,建立了容积为1500 m~3,7层支架式球形储罐有限元模型。分别在5个位置设置隔震支座作为隔震层,对85%储液下隔震结构施加三向罕遇地震波,同无隔震及基础隔震结构对比,分析储罐在不同隔震层及不同地震下的动力响应。结果表明,基础隔震耗能效果整体较佳,层间隔震的耗能效果与隔震层位置和地震波的特性有关。有限元分析结果表明,将隔震层布置在第3层,整体结构隔震耗能效果最好。     

对击式液压锤理论与试验模态分析

以25 kJ对击式液压锤为具体模型,提出用理论计算与环境激励试验模态测试相结合方法对对击式液压锤机身进行动态特性分析研究.首先建立整体闭式机身的力学模型并进行理论模态计算,得到机身振动的前10阶固有频率和相应振型.然后利用机身参考点的响应数据对25 kJ对击式液压锤进行在线试验模态参数识别,得到机身在工作环境下振动的前10阶固有频率和相应振型.理论模态参数与试验模态参数的相对误差小于1%,各阶振型一致.研究表明:用模态分析法可以直观有效地得到对击式液压锤的动态特性数据.这些动态特性数据为提高设备工作的可靠性和使用寿命以及结构改进设计提供了理论依据.同时,自主开发的C83系列25 kJ对击式液压锤整体刚度和质量分布均衡,具有良好的动态性能.     

基于ANSYS的塔式起重机抗震分析

对塔式起重机APDL参数化建模型、地震动力和地震谱进行了分析和探讨,在此基础上就QTZ630型塔式起重机系统进行了模态、动力响应和地震谱响应计算分析,分别得到了塔式起重机系统地震谱作用前后振动频率,以及位移响应时间历程。结果对塔式起重机抗震设计及塔式起重机稳定性监测点布局有着实际意义,分析结果明确反映出塔式起重中机在实际工作状态下塔机最大应力位置,为塔机应力监测点布局提供了理论依据,并通过理论推导和模型仿真的方式证明以塔机形变转角作为塔机动力稳定性监测物理量的可行性,使得实现塔机动态稳定性实时监测变得方便可行。     

一种基于经验模式分解的结构损伤预警方法

提出了一种基于经验模式分解的结构损伤预警方法。首先,将结构反应信号用经验模式分解方法分解成一系列固有模态函数;然后,利用固有模态函数在结构损伤前后的能量分布变化来表征结构因损伤引起的动力特性改变;最后,计算结构的损伤预警指标。应用该方法对健康监测Benchmark模型结构进行分析,采集模型在锤击激励下结构损伤前后的动力响应,计算了结构损伤预警参数及其损伤预警指标。试验数据分析表明,基于经验模式分解的结构损伤预警指标具有良好的损伤预警能力,能够准确地判断结构初期损伤的发生。     

曲轴端面加工中心立柱的动态特性分析

针对曲轴端面加工中心动态特性要求高以及立柱在不同工况下表现出不同的动态响应特性等问题,对立柱结构进行了动力学研究。基于ANSYS的动力学分析理论,对机床立柱模型进行了适当的简化,接触面间的接触特性采用六节点的等参数单元模拟结合部的接触特性,建立了动力学仿真模型。对结构进行了模态分析以及动态载荷下的谐响应分析,获得了机床结构的振动特性和变形分布规律;对不同工况下立柱的动态响应情况进行比较,提出了不同工况对立柱动态响应的影响规律。研究结果表明,随着主轴箱高度提高,结构固有频率有所改变,立柱动态响应越发明显;不同工况下立柱均在一阶固有频率附近发生最大位移;还明确了结构刚度薄弱位置,为进一步优化结构刚度提供了理论依据。     

基于随机减量技术的模态参数识别方法探讨

大型基础工程结构的特征参数识别通常是通过对环境载荷激励的结构响应进行分析来实现,随机减量(Random Decrement,RD)技术是环境激励下的模态参数识别方法中应用较广的方法。在实际应用中受环境、测量等条件的限制,信号常为含有某些优势频率的非平稳信号,常常导致随机减量技术在识别结构参数尤其是系统阻尼时带来较大误差。为提高随机减量技术在环境激励作用下识别结构参数的准确性,文中从分析随机减量信号频谱中的频率分布特性入手,结合随机减量函数产生的触发条件,给出了一种利用信号频谱的统计特征进行模态参数识别的方法。数值仿真结果表明该函数能准确识别在含有优势频率环境载荷作用下的结构参数。     

岸边集装箱起重机抗震计算分析

应用有限元软件ANSYS建立了岸边集装箱起重机（以下简称岸桥）三维计算模型,基于模态分析结果,以计及码头放大作用的设计反应谱作为输入,利用反应谱法对岸桥进行了抗震计算。计算结果表明,耦合模态的作用使纵向地震作用引起一定的垂向位移响应;在运行小车处于前大梁端部且吊有集装箱工况下,横向地震作用时,由于在岸桥响应中起主要作用的第7阶模态对应的固有频率接近横向地震反应谱峰值对应的频率,岸桥应力响应较大;但是,总的来讲岸桥在各向地震作用下的应力响应不是很大。     

正常状态下盾尾密封油脂腔压力分布特性研究

为了研究盾构机安全预警技术及研制盾尾密封系统的泄漏监测系统,针对盾尾密封油脂腔的实际结构与工况,建立全尺度三维仿真模型并进行模型简化与验证,基于计算流体力学方法,分析正常状态下盾尾密封油脂腔的压力分布规律。在压力分布规律的特点下,设计结构参数、材料特性参数和边界条件为可变参量,采用拉丁超立方抽样方法构建响应面模型分析变量对压力分布的影响。结果得到油脂腔的轴向和周向的压力分布规律,以及不同参数影响下的压力变化特性。油脂腔压力分布特性研究可为之后基于压力监测的泄漏监测系统的研制、传感器的布设以及局部全尺寸实验台的研制提供理论依据。     

起重机臂架在起升冲击载荷作用下动态特性研究

根据电机启动特性，文中运用有限元分析中的子空间迭代法和杜汉梅耳积分对四连杆起重机臂架结构在吊重起升冲击载荷作用下动力学特性进行研究，通过对臂架系统振动模态和吊重突然加速起升引起的冲击动态响应计算，分析臂架系统在各种工况下结构的动力学特性，给出臂架结构设计动载系数ψ2的解析表达式和数值解，为该类起重机结构优化设计和动载系数的选取提供理论依据。     

大型抗震集装箱起重机模型设计与动力分析

根据在地震载荷作用下大型集装箱起重机出现的损坏形式,以我国第一台带有抗地震装置的岸边集装箱起重机为原型进行地震试验的模型设计以预测起重机在地震作用下的响应。依照相似理论对试验模型进行设计分析,得到试验模型在外形尺寸、结构质量分布、刚度以及加速度的理论相似关系,并通过原型和试验模型的ANSYS有限元计算保证模型设计的正确性。通过地震载荷时程响应分析得出在起重机在不同工况以及抗震装置是否开启等多种状态下的轮压响应,地震台实验数据验证了抗震装置在地震过程中良好的抗震效果。     

大型抗震集装箱起重机模型设计与动力分析

根据在地震载荷作用下大型集装箱起重机出现的损坏形式,结合我国第1台带有抗地震装置的岸边集装箱起重机为原型进行地震试验的模型设计以预测起重机在地震作用下的响应.考虑到集装箱起重机结构以及抗震装置的特点,依照相似理论对试验模型进行设计分析,得到试验模型在外形尺寸、结构质量分布、刚度以及加速度的理论相似关系.并通过原型和试验模型的ANSYS有限元计算保证模型设计的正确性.最后通过地震载荷时程响应分析,得出起重机在不同工况以及抗震装置是否开启等多种状态下的轮压响应;并通过地震台实验数据验证了抗震装置在地震过程中确实起到了良好的抗震效果.为今后更多的大型港口设备的抗震设计、计算和分析提供了新参考.     

基于VMD和广义Morse小波的结构瞬时频率识别

提出了基于变分模态分解和广义Morse小波相结合的时变结构瞬时频率识别方法。首先,针对噪音干扰问题，提出了快速阈值迭代算法，通过将信号转换到小波域，利用信号稀疏特性进行降噪;然后,提出了基于变分模态分解和广义Morse小波的时变参数识别理论，采用数值算例验证了提出方法的有效性和精度;最后,设计了一个具有时变特性的移动小车试验，进行模态试验对结构有限元模型进行校正。采集小车通过主梁时的应变和加速度响应，由应变数据估算小车不同时刻在梁上的位置，对加速度响应数据进行分析识别结构的瞬时频率，与有限元计算的结果进行对比分析。结果表明，提出的方法可以有效准确地识别时变结构瞬时频率。