大振幅波非线性传播的频率特性

为研究大振幅波在介质中非线性传播的频域能量变化问题,采用频谱分解方法对单频及多频大振幅的传播规律进行了分析.对不同形式的单频大振幅波传播过程中的基频波能量变化及谐波幅度增长情况进行了比较;同时分析了多频大振幅波非线性传播过程中,各频率声波相互作用情况,通过仿真研究了影响基频波能量变化的因素,其中高频波频率是影响基频波能量变化的主要因素,并通过谱分解方法得到了多频大振幅球面波和柱面波的非线性传播规律.     

大振幅波非线性相互作用的谱分解法研究

针对两波非线性相互作用中大振幅波幅度及能量的变化问题,采用了谱分解方法对其进行了研究.对高低频波频率比为整数的两波非线性相互作用情况进行了讨论,研究非线性相互作用中各参数对作用结果的影响,并进行了计算机仿真计算.计算结果表明:在非线性相互作用后,低频波能量随作用距离的增加而降低;能量降低的大小与高低频波频率比、高频波能量大小等因素有关.将两波非线性相互作用的谱分解法计算结果,与经典的Fen lon理论计算结果进行对比,两种方法的计算结果具有较好的一致性.     

基于ANSYS平台的桥梁时域颤振分析

实现桥梁颤振时域分析的关键问题在于气动自激力的时域化.本文首先采用脉冲响应函数结合Roger有理函数对结构断面自激力进行表达,给出了有理函数参数的拟合原理.基于最小二乘拟合原理进行了有理函数参数拟合,并对模拟准确性进行了校核,继而给出时域颤振动力有限元分析过程中断面自激力的递推表达式.随后利用大型商用有限元分析软件ANSYS的二次开发功能,通过编写APDL语言在ANSYS中实现颤振时域分析.最后以一简支梁为例介绍了在ANSYS中实现颤振时程分析的过程,数值算例计算结果和相关文献中报道基本一致.本文研究表明,利用ANSYS二次开发平台进行桥梁气动稳定性能的时域分析是可行的,这一方法可为桥梁结构的颤振稳定性分析提高效率.     

一种激振力不可测量情况下识别振动参数的方法

本文将工程结构所受到的由其所处环境和自身工况所决定的激振力称为自然激振力。当自然激振力不可测量时,本文提出将自然激振力的数学表达式作为先验知识,以实现激振力不可测量情况下的参数识别。作为方法的应用实例,讨论了补充激振力为脉冲情况下的模态参数识别方法。     

气流激振力作用下转子的非线性特性研究

建立汽轮机低压转子系统的动力学模型,利用数值积分法和Poincare映射法对其进行非线性特性研究,得出转子系统的分岔图、Poincare映射图和最大Lyapunov指数图.分析随转速变化和径向密封间隙对转子动力学行为的影响.结果表明：在转速变化时,系统经过周期运动后进入混沌状态,最后又回到一周期状态.在径向密封间隙变化时,转子经概周期运动后进入混沌状态.     

长跨平板闸门稳态自激响应的计算

建立了水流诱发长跨平板闸门顺水流方向弯曲振动自激响应的数学模型,通过试验确定了振 动方程中的参数,达到可预报闸门振动的目的。计算值与实验值吻合,说明本文建立的数学型基本上反映了平板闸门顺水流方向弯曲自激响应的内在机理。     

柔性转轴转子在非线性油膜力作用下的动态响应

在转子结构中,轴承处非线性油膜力的作用会使得系统进入浑沌运动状态,乃至分岔、失稳,产生较大的振幅,分析这一类系统的振动特性显得十分必要。为此利用数值计算的方法分析了一柔性转轴转子系统（支座、轴承及转子）在非线性油膜力作用下的动态特性。结果显示结构的混沌区域是有限的,得到了随无量纲转速参数a变化的支撑中心和转子中心的运动及分岔特性。     

转子系统碰摩的非线性动力学分析

汽轮发电机组作为电厂的核心设备,其稳定安全的运行对国民经济建设和生活起着重要的作用,研究汽轮发电机组的转子系统故障具有重要的现实意义。提出用非线性动力学行为进行不确定转子系统参数的研究,为重要参数的选择和实际控制转子的稳定运行提供依据。基于Jeffcott模型,建立碰摩力作用下参数不确定转子系统的动力学方程。经数值分析研究系统在变转速比下的分岔特性,分析几个特定参数下系统随转速比变化的分岔特性和非线性动力学行为。发现变转速比对系统的非线性动力学行为影响很大,随转速比增大,系统逐渐出现分岔、拟周期运动,不稳定性增加。得到在不同参数下,系统响应变转速比下的分岔图,总结得出偏心量取中等值时系统的运行状态最复杂,转子等效阻尼的增大能够有效抑制分岔过程,而增大定子刚度可以使分岔过程复杂化。     

长跨平板闸门稳态自激响应的计算

建立了水流诱发长跨平板闸门顺水流方向弯曲振动自激响应的数学模型 ,通过试验确定了振动方程中的参数 ,达到可预报闸门振动的目的。计算值与实验值吻合 ,说明本文建立的数学模型基本上反映了平板闸门顺水流方向弯曲振动自激响应的内在机理     

Nonlinear analysis of pounding between decks of multi-span bridge subjected to multi-support and multi-dimensional earthquake excitation

The nonlinear analysis of pounding between bridge deck segments subjected to multi-support excitations and multi-dimensional earthquake motion was performed.A novel bottom rigid element （BRE） method of the current displacement input model for structural seismic analysis under the multi-support excitations was used to calculate structural dynamic response.In the analysis,pounding between adjacent deck segments was considered.The seismic response of a multi-span bridge subjected to the multi-support excitation,considering not only the traveling-wave effect and partial coherence effect,but also the seismic non-stationary characteristics of multi-support earthquake motion,was simulated using finite element method （FEM）.Meanwhile,the seismic response of the bridge under uniform earthquake was also analyzed.Finally,comparative analysis was conducted and some calculation results were shown for pounding effect,under multi-dimensional and multi-support earthquake motion,when performing seismic response analysis of multi-span bridge.Compared with the case of uniform/multi-support/multi-support and multi-dimensional earthquake input,the maximum values of pounding force in the case of multi-support and multi-dimensional earthquake input increase by about 5-8 times; the absolute value of bottom moment and shear force of piers increase by about 50％-600％ and 23.1％-900％,respectively.A conclusion can be given that it is very necessary to consider the pounding effect under multi-dimensional and multi-support earthquake motion while performing seismic response analysis of multi-span bridge.     

顶部定常吸气对高层建筑模型气动力的影响

为减少高层建筑受到的风荷载,提高高层建筑抗风性能,提出一种顶部吸气的主动控制方法。在一高宽比为H/d=5的正方形截面柱体的高层建筑模型上,通过在其顶部前边缘开设狭缝进行吸气来实现流动控制。通过风洞试验研究了顶部吸气对气动力与顶部分离流的影响.利用流动可视化与流场测试结果揭示了顶部狭缝吸气的控制机理.实验对比了不同吸气系数Q(=U/U_∞,U为狭缝吸气速度)对气动力控制效果的影响,并对Q=0,1和3的三种工况下风压分布与顶部剪切流进行了详细对比.研究发现狭缝吸气改变了顶部分离流特性,并对模型所有高度上的气动力均有显著影响.Q=1时控制效果最佳,脉动阻力与脉动升力分别减小17.8%和45.5%.此时顶面分离流被削弱并伴随有再附现象且湍流强度较大,最有利于顶部剪切流与尾流间的动量交换,从而削弱柱体展向涡脱落与脉动气动力.     

混凝土桥面维修决策中的全寿命成本分析法

为了确定桥梁的易损部件桥面的最佳维修策略以节约维修资金,通过探讨桥梁全寿命成本的基本构成和计算模型,研究了混凝土桥面维修全寿命成本分析方法的基本理念,并结合实例探讨了具体应用,结果表明,所用方法能够大幅度降低桥面维修成本.     

蝇翅的运动与空气动力

蝇类具有近乎完美的飞行能力,一直是昆虫能力研究的重要对象。本文借鉴机械蝇翅模型的研究结果,根据真实蝇翅一个飞行周期的轨迹记录,分析每个飞行阶段的运动特点及其产生的空气动力,说明蝇类飞行时有效利用双翅产生最大动力及实现自主飞行控制的方法。     

桥梁断面涡激振动气动效应特性识别

为获取桥梁断面涡激共振过程中的气动效应特性,提出一种基于风洞试验的气动效应特性识别方法,首先提出涡振系统总体阻尼及刚度瞬时特性识别方法,在此基础上提出从涡振系统总体阻尼及刚度中分离气动阻尼及气动刚度的方法.以一个开口断面风洞试验数据为例对该方法的准确性进行了验证,并对该断面涡振气动效应特性进行研究.结果表明:识别得到的系统总体阻尼比为零的等高线与结构涡振响应曲线能很好吻合,从而验证了该方法的准确性.在此基础上对涡振过程中作用于结构的气动阻尼及气动刚度特性进行了研究,获得了气动阻尼及刚度随结构振幅和约化风速的变化规律,可为后续理论模型研究提供参考.     

Nonlinear dynamic characteristics model of labyrinth seal based on Muszynska model

An accurate seal forces model is the foundation to analyze the rotor-seal systems. In this paper, the Navier-Stokes equation and energy equation are solved to simulate the interior flow field in the labyrinth seal gap. The leakage rate is compared with the experimental results in the literatures. The ：4maximum error is 4% , which proves that the method of employing CFD to simulate the interior flow field of labyrinth seal gap is reliable. Based on this, the interior flow field and fluid exciting force of stage teeth labyrinth seal are studied. By coupling with the Muszynska model, the method of defining the experience loss parameters in Muszynska model is proposed. The results indicate that the experience parameters obtained by the proposed method can depict the nonlinear exciting force of labyrinth seal better.     

Influence of anisotropic piezoelectric actuators on wing aerodynamic forces

Changing the shape of an airfoil to enhance overall aircraft performance has always been a goal of aircraft designers. Using smart material to reshape the wing can improve aerodynamic performance. The influence of anisotropic effects of piezoelectric actuators on the aerodynamic characteristics of a simplified HALE wing model was investigated. Test verification was conducted. Supported by the Preplan of Aeroelasticity of China (Grant No. 513130303) and the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10772183)     

混流式水轮发电机系统的动态模型及响应

针对在高水头、大流量水流和强电磁场的共同作用下,水轮发电机组时常发生激烈振动的难题,尝试从全局耦合的角度,运用有限单元法,通过分析水轮发电机组的机电耦合关系和液固耦合关系,建立表达上述耦合关系的发电机单元、主轴单元和板壳单元,在此基础上,建立混流式水轮发电机系统的非线性动态方程,为进一步分析系统的振动机理提供了一种新的模型。     

环境激励下大跨度连续刚构桥动力分析模型修正

为了快速准确地对黄河某特大桥进行损伤识别,采用了一种环境激励状况下,基于优化理论的有限元模型修正方法.首先通过振动测试,利用环境激励下的功率谱峰值法,获得模态参数.使用ANSYS建立桥梁的参数化有限元模型,选取灵敏度高的刚度参数,根据最优化理论进行迭代修正,最终得到了黄河某特大桥有限元修正模型.通过对有限元模型进行动力特性分析,结果表明:修正后模型的模态特征值与实测值吻合度更好,前20阶主要振型的频率误差基本在2%以下,精度较高;修正后,桥梁混凝土整体弹性模量确定在每平方毫米340 000～370 000N之间,箱梁刚度分布基本符合现场的表观损伤调查结果.在正常通车情况下即可检测桥梁,无需交通管制,相对传统的人工激励方式,不会对桥梁构成额外伤害;利用现有的有限元软件ANSYS,不用计算繁琐的质量、刚度矩阵即可进行损伤识别,适合于大跨度连续刚构桥损伤识别的应用.