大型煤气柜风振响应与抗风性能分析

基于刚性模型表面测压风洞试验,得到大型煤气柜表面的风荷载时程,经数据处理得到结构的平均风荷载与频域动力风荷载数值模型.采用有限元方法计算了煤气柜结构的动力特性,研究了煤气柜柜体内外气体的压力差对结构动力特性的影响.采用随机振动理论,计算得到大型煤气柜结构的风致位移响应,分析了柜体内外气体压力差对结构风致响应的影响以及煤气柜结构在风荷载作用下的变形,为结构设计师进行结构抗风设计提供了参考.     

大载荷液压阻尼器振动试验台刚度优化

试验台系统动态刚度影响大载荷液压阻尼器阻尼特性测试精度。振动载荷作用下试验台系统变形包括结构拉伸变形和螺纹动态游隙,对各部分变形值进行了计算分析,通过标定试验测得了试验台结构实际刚度,在分析和标定的基础上优化了试验台的结构,优化后试验台系统刚度显著提高,使得振动测试结果更加准确地反映阻尼器的液压阻尼特性。文中研究工作为大载荷动态振动试验台的结构设计提供参考。     

岸边集装箱起重机的脉动风荷载特性研究

岸桥在脉动风作用下容易产生振动导致动态滑移或倾覆,因此岸桥脉动风荷载的精细化研究极为必要。通过风洞测力试验对岸桥进行风荷载特性分析,得到结构的风荷载统计参数,对比了不同工况下岸桥的平均风荷载以及脉动风荷载,结果发现岸桥的最不利风向角出现在斜风向。同时根据试验的风力系数,拟合出风向角与风力系数的函数关系式,为岸桥结构的抗风设计提供参考。     

附加阻尼对巨—子型有控结构的振动控制特性分析

建立随机脉动风载下巨-子型有控结构(meg-sub-controlled structure, MSCS)的动力方程;基于复模态理论, 推导MSCS在随机风载激励下的协方差函数、位移及加速度响应功率谱和均方响应表达式;讨论附加阻尼对MSCS振动控制特性的影响.计算结果表明,巨-子型有控结构的振动控制效果对附加阻尼非常敏感,随附加阻尼取值的变化形成三个不同的控制机理区域;选取合适的附加阻尼, 可以改善结构的控制效果,给出合理的参数选取范围.其控制特性分析可为该新型结构的振动控制、抗风分析和结构设计提供依据.     

黏弹性阻尼减振技术及其在梁类结构中的应用

对因结构特点或工作环境所限不能采用主动振动控制的结构,采用阻尼被动振动控制具有简单易行且可靠的优势.在对黏弹性阻尼材料黏弹特性进行分析的基础上,利用其耗能原理,建立约束阻尼层梁的动态有限元模型,并基于小变形线弹性理论对阻尼夹芯梁进行ABAQUS有限元仿真模拟.模拟结果表明,约束阻尼减振比自由阻尼减振更适合于梁类结构,合理设计阻尼层厚度可以在较短时间内消耗掉输入的振动能量,使结构振动减弱甚至趋于静止.所设计的环形夹芯约束层可以解决梁因中间添加较软黏弹阻尼层而造成的层间大变形错位以及刚度的削弱.     

超大口径天线结构的风振响应

为明确大型天线结构风振响应特性,以待建的110m全可动天线为研究平台,对其展开各迎风姿态下的风荷载特性分析。根据刚性模型风洞试验结果,探讨了反射面平均风压分布规律及最不利风向角。在此基础上,采用基于随机振动理论的非线性时程分析法进一步对结构的风致动力响应展开研究,总结了风振响应特性。结果表明,该结构自振频率分布密集,结构较柔,其风振响应是一个窄带过程,振动能量随着俯仰角的增大而逐渐提高,且高阶振型逐渐对风致振动有所贡献。该成果可为天线结构抗风设计提供较为全面的荷载取值参考。     

含阻尼连接的侧框架支撑作用下高耸塔器结构的动力特性研究

为了减少风和地震等动力载荷对高耸塔器结构的影响,工程中一般采用弹性支撑的侧框架结构来增强主体塔器结构的动力稳定性。然而采用阻尼和弹性共同支撑作用下的动力分析较为复杂,需要发展简单可靠的算法。将高耸侧框架塔结构简化为支撑梁和阻尼共同作用下悬臂梁结构的振动响应问题,利用传递矩阵法建立整体结构的动力特性求解方程,得到了含阻尼连接的侧框架支撑的高耸塔器的振动频率解析解,并利用该方法对不同的阻尼、弹性参数和侧框架的支撑位置的高耸侧框架塔器结构进行动力分析,得到了不同参数组合下的振动频率解析解,并提出了工程应用的建议。     

敞开型大跨度屋盖结构风振响应的风向效应

基于刚性模型风洞试验,在不同风向角下对巴哈马国家体育场结构的表面风压进行了测量,根据模型测压结果,对模型的表面风压分布特点与机理进行了分析.在计算出屋盖平均风荷载作用下响应的同时,根据随机振动理论并结合结构的整体有限元模型,编制程序计算了屋盖结构的风振响应.计算与分析表明,对于敞开型大跨度屋盖,在不同的风向条件下由于建筑物的干扰效应不同,引起气流绕屋盖结构所形成的风场有着很大的不同,风向不仅影响结构在平均风荷载作用下的响应,也影响结构在脉动风荷载作用下的风振响应,因此对此类屋盖结构进行抗风验算与评估时应充分考虑风向的影响.     

输电线路铁塔导线耦合振动动力特性研究

将输电塔和导线分别视为柔性悬臂梁和弦线,建立输电线路一塔两线的连续体简化力学模型.采用模态综合法研究分析塔横向振动与线面外振动耦合时的动力特性,给出铁塔与导线振动频率和振型的近似理论算法.针对典型线路的塔线耦合振动,分别采用理论算法和有限元方法对其动力特性做了计算.结果表明,两种方法获得的耦合系统的振动特性基本一致.     

U形管科里奥利质量流量计的灵敏度研究

根据U形管科里奥利质量流量计的信号产生特点,提出了一种时间差推算理论.将科氏力的动态响应过程转化为静态力学状态,并创新地运用超静定结构中的变形比较法求解出U形振动管两侧在科氏力的作用下产生的时间差,清晰地建立了灵敏度与振动管关键尺寸之间的关系.首次将振动管的扭转刚度引入时间差的计算,因此,较之传统的简化算法,该方法具有更高的精度和普适性,同时,也为其他管型的科里奥利质量流量计设计提供了理论基础.     

表面阻尼处理薄板结构声辐射分析的有限元法

用整体划分单元法建立自由阻尼处理和约束阻尼处理薄板结构的有限元模型,给出结构的变形能表达式,并通过变形能原理推得单元的刚度和质量矩阵。在用有限元法分析结构动态响应特性的基础上,利用有限元分析得到结构表面振动速度分布,分析表面阻尼处理板结构的声辐射。算例表明,用整体划分单元法预测表面阻尼处理薄板结构的动态特性和声辐射是可行的,其精度满足工程要求,并有简单方便的特点。     

风载荷作用下工程索道的动态响应分析

建立了索道在横向风载荷下的有限元模型,对其进行了动态响应分析,对比研究了在不同刚度阻尼系数的情况下吊篮的振荡特性。仿真结果表明,风载荷影响下刚度阻尼系数口对吊篮振动角度和位移的影响较大。     

高速公路用防眩板在风荷载作用下的应力分析

高速公路用防眩板的抗风能力是其关键指标之一,对防眩板在风荷载作用时的应力分析具有重要意义。本文建立了防眩板在风荷载作用下的有限元模型,用相关试验数据对模型的有效性进行了验证,并利用有限元技术和力学抗风试验的结果比较,探讨了在风荷载作用下防眩板的破坏形式和应力集中点。结果表明,计算得到的防眩板的应力集中点和断裂位置与试验结果基本吻合,建立的模型可用于防眩板外形和结构设计研究。     

求解静电驱动微梁变形的数值与解析方法

给出了一种静电力作用下微悬臂梁控制方程的数值求解方法,提出了求解该模型的近似解析式和修正解析式,并采用模态叠加法计算微梁的动响应。结果表明,修正解析式、数值算法和动响应方法计算的微梁变形结果是一致的。同时也揭示了微梁振动响应周期与驱动电压成正比、动态临界电压低于静态临界电压等相关特性。     

机械结合面法向接触刚度和阻尼的理论模型

基于统计接触理论和等效粗糙接触表面假设,考虑微凸体在加卸载及动态载荷下的变形特征,建立了结合面法向静、动态接触模型,获得了单位面积法向静、动态接触刚度与接触阻尼(基础特性参数)。基于Kadin和Etsion的粗糙表面弹塑性卸载接触模型,通过引入微凸体卸载过程中残余变形与最大变形量及最大接触载荷之间的函数关系,建立静态加卸载接触模型。针对结合面间简谐动态相对位移,利用泰勒公式对静态接触载荷和接触刚度进行展开,得出了动态接触载荷、接触刚度的增量以及动态接触载荷下的能量损耗,建立了法向动态接触刚度和接触阻尼的计算模型。分析了结合面面压、动态位移幅值及振动频率对动态接触刚度和接触阻尼的影响规律,研究表明:法向动态接触刚度相对静态接触刚度有微小偏移增量,动态接触刚度增量和接触阻尼随法向面压及动态位移幅值的增大而非线性增大,动态接触刚度增量随振动频率增加呈非线性增大,而接触阻尼则随振动频率增加呈非线性减小。通过理论计算与试验结果的对比分析,证明了本文建立的结合面法向静、动态接触刚度及接触阻尼理论模型的正确性。     

舰船尾轴承变形对其阻尼特性的影响研究

舰船推进轴系受多个载荷的作用,导致船体、螺旋桨轴和尾轴承发生变形,并在尾轴承中心线与螺旋桨轴颈中心线之间形成一个变形角。研究了变形夹角对轴承油膜动态阻尼参数的影响关系,用数值计算的方法计算得到了轴承油膜阻尼参数与变形角之间的变化关系。结果表明：轴承中线与轴颈轴线之间的变形夹角对轴承润滑阻尼参数的影响关系为强的非线性关系;变形角对轴承阻尼特性影响较大,随着变形角的增大,油膜阻尼Dxx和Dyy会增大,而阻尼Dyz和Dxy会减小;轴颈中线与轴承中线之间夹角对油膜阻尼参数的影响局限在一定的弯曲变形范围内,当变形继续增大时,螺旋桨轴与尾轴承发生刚性接触,此时轴与轴承的刚性接触摩擦作用增大,阻尼作用急剧改变。     

交通载荷下管道的位移响应分析初探

基于单位脉冲(函数属性以及傅里叶级数技术,建立了随机交通荷载下管道的Eular-Bernoulli弹性地基梁受力模型对管道的位移响应进行了解析计算,模型中考虑了管道所受的阻尼,并进一步探讨了考虑管土系统动态参数特性时求解梁响应的解析算法,从而为地下管道受载荷作用下的力学性状研究提供了简捷、明析的解题方法.     

基于Kane方法的并联式六维加速度传感器动态特性研究

六维加速度传感器因其系统的复杂性,对其动态特性的研究较少。针对所研究的并联式六维加速度传感器(以下简称并联惯性传感器),建立基于Kane方法的动力学模型,对并联惯性传感器的动态特性进行理论分析,通过传感器理论模型的结构简化和忽略系统阻尼的影响,建立动力学模型的解析解方程,推导传感器的固有频率和振型,与有限元法仿真环境下得到的试验数据进行比对,验证所建立动力学模型的准确性。在传感器工作频率带宽内,采用一定频率的加速度荷载进行标定试验,试验结果表明线加速度测量精度为1.3%。     

AUV动力舱段简化建模及振动传递特性研究

提出了一种隔振圈结构等效建模方法,并使用ANSYS建立了包含动力装置、隔振圈及动力舱壳体在内的动力舱段振动分析模型。计算与试验对比表明,本文模型能够较好地反映出动力舱段的结构振动传递特性。利用本文模型开展参数影响分析,结果表明:动力装置的简化程度过大会引起舱段壳振动响应计算结果的较大误差;减小隔振圈径向刚度、增大壳体阻尼有助于降低壳体较高频段的振动响应,但对抑制低频振动无显著效果。     

塔式起重机整机风场模拟下的风载荷特性分析

在合理简化的基础上建立塔机整体结构的CFD模型,得到了不同风向角下塔机流场速度矢量、结构表面压力、风力系数和风载荷等参数特征。将依据设计规范计算的塔机不同结构的风载荷施加在其有限元模型上,得到了整机在不同风向角下的风载荷数值。以此计算结果与CFD数值模拟得到的平均风载荷值及变化规律进行对比分析,发现两者在不同风向角下风载荷数值非常相近,这表明文中提出的CFD数值模拟方法是准确有效的。进一步验证了设计规范仅考虑顺风向风载荷的准确性和塔机沿顺风向进行放置能有效抗风的正确性。对塔机流场特征进行分析,结果表明塔身及配重、转台结构对塔机整机的空气动力学特性影响占主导地位,对其结构进行优化和强化能实现塔机抗风性能的提升。