海上风机灌浆连接段应力评价方法探析

  [目的]  灌浆连接段被广泛应用于海上风机支撑结构与基础的连接,其力学性能对整个风机的可靠性至关重要。为了探寻对灌浆连接段合适的应力评价方法,文章进行了有限元模拟分析。  [方法]  通过建立数值模型来探究灌浆连接段在给定的压弯荷载下的应力分布情况,提出用名义平均应力和应力相关系数的概念来评价其总体应力水平,最后研究了各种参数对连接段力学性能的影响,并确定了在各参数变化条件下应力相关系数的范围。  [结果]  参数分析的结果显示剪力键的位置对灌浆连接段钢管的Mises应力和浆体的Tresca应力有较大的影响。并且钢管的厚度与最大应力具有负相关性。同时发现,灌浆层的最大Tresca应力仅对自身厚度的变化较为敏感,而对钢管厚度变化不敏感。最后,根据参数分析确定的应力相关系数在3到6之间。  [结论]  参数分析结果可以为灌浆连接段设计提供参考,而应力相关系数能够被应用于初步评估灌浆连接段在联合荷载作用下的力学性能。     

钢板夹层阻尼高频TMD两阶段设计方法

随着工业化的发展,建筑结构逐渐轻量化,机械设备逐渐重型化、高效化,这使得机械设备高频扰力导致的结构振动问题越来越突出;为了减轻结构的高频受迫振动响应,可以在结构振动响应较大的位置安装高频高阻尼比的钢板夹层阻尼悬臂梁式调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)。由于TMD的弹性元件与阻尼元件相互耦合,因此根据TMD的目标参数进行TMD尺寸设计时需要反复迭代;为了提高设计效率,提出了解耦的TMD两阶段快速设计方法。首先根据模态应变能法推导得到了夹层阻尼悬臂梁的一阶模态阻尼比公式,根据截面弯矩转角关系推导了夹层阻尼悬臂梁的复合截面抗弯刚度公式,进而得到了夹层阻尼悬臂梁结构的动力特性计算公式,公式表明夹层阻尼悬臂梁的动力特性相互耦合。而后,利用推导的公式研究了几何参数对钢板夹层阻尼悬臂梁的一阶频率和模态阻尼比的影响,结果表明结构各部分尺寸的等比例缩放不影响构件的阻尼比,得出了阻尼比与频率可解耦的规律。据此规律提出了高频TMD的两阶段快速设计方法及流程:先根据TMD的目标阻尼比确定结构各部分之间的尺寸关系,然后根据目标频率确定构件尺寸。最后,运用所提出的方法,给出了微型化高频高阻尼比夹层阻尼悬臂梁集合式TMD的设计示例,并对示例模型进行了有限元分析,有限元计算结果与设计目标的偏差小于2%,进一步验证了所提方法的有效性。