单自由度系统瞬态荷载的动力响应

本文研究了瞬态动力荷载作用下单自由度系统的响应解析解.本文从单自由度弹簧体系入手,通过求解基本的单自由度体系的运动方程,建立了结构体动力分析的数值解法.     

冰区海上单桩风机振动响应与控制

针对冰区海域风机结构冰激锁频振动问题,深入开展其冰激振动响应分析,提出基于三维摆式阻尼器的冰区风机振动控制方法.基于M(aa)tt(a)nen-Blenkarn自激振动理论,采用APDL开发冰区风机自激振动分析程序;基于叶素动量理论,考虑Prandtl叶尖损失修正和Grauert修正,利用MATLAB编程计算获得风机叶...     

人体站姿竖向振动等效单自由度模型参数研究

人体单自由度简化模型应用广泛,但其参数取值尚未有统一标准。本文在前人研究的基础上提出等效模型参数的思路,并进行了相关动力学理论推导和物理意义分析。为得到模型参数,采用两种不同原理的单自由度振动台对人与结构耦合自由振动进行了测试和数据分析。实验数据拟合结果表明,本文模型具有较好的精度和应用价值,所得结果在一定范围内与相关参考文献的分析结果表现出良好的一致性。结论是当人体与不同参数的结构耦合振动时,由于主振型的变化将表现出不同的单自由度等效自振频率和阻尼比,另外局部肢体姿态对等效参数的取值也有一定影响。     

航天设备力限振动试验复杂二自由度方法研究

在航天产品振动试验领域,力限方法采用力和加速度条件双控策略可缓解传统振动试验中的过试验,但力条件的确定困难,尤其对于设备级产品的试验存在源的界定问题。针对固定边界的设备级产品,介绍了复杂二自由度法用于获取固定边界下力条件的修正方法,对于其中关键的源和负载的质量参数给出获取方法,并应用于试验实例,为工程中力限条件的合理制定提供了参考。     

站姿人体与轻质结构水平耦合振动单自由度等效模型参数研究

给出了一种通过实验获得人与轻质结构水平耦合振动单自由度等效模型参数的方法。首先采用单自由度振动台对人与结构水平方向耦合自由振动位移时程进行测试,然后在推导出振动台水平振动阻尼比计算公式的基础上通过最小二乘法拟合得出人体等效自振频率和等效阻尼比。测试中考虑了人体正面与振动方向夹角分别为0度、45度和90度三种状态以及有无抓握扶手对测试结果的影响。分析结果表明,在结构/人体质量比约为0.25时人体等效自振频率在0.1 Hz~0.48Hz,等效阻尼比在0.05~0.39之间变化,当人双手抓握扶手时等效自振频率和等效阻尼比最大。     

包装件在非高斯随机载荷下响应特征分析方法研究EI北大核心CSCD

在运输过程中,包装件经常受到非高斯随机振动的作用,在进行包装系统优化时,经常需要重复确定包装件加速度响应的统计特征和振动可靠性,该研究提出一种高效准确确定非高斯随机振动条件下非线性包装件加速度响应统计特征的分析方法。采用非高斯Karhunen-Loeve展开将非高斯随机振动表示为非高斯随机变量的线性组合,用一阶泰勒展开估计包装件加速度响应,确定加速度响应的统计矩参数,根据包装件加速度响应的前四阶矩参数,应用鞍点估计法确定包装件加速度响应的概率密度函数(probability density function, PDF)和累积分布函数(cumulative distribution function, CDF)。由于采用随机变量的线性组合模拟非高斯随机振动激励,避免了随机变量非线性变换,采用一阶泰勒展开估计包装件加速度响应具有良好的准确性,鞍点估计法分析包装件加速度响应的PDF和CDF,避免了大量蒙特卡洛或拟蒙特卡洛分析,提高了分析效率。     

一种单自由度体系解析解及其在车桥动力分析中的应用

假定相邻时刻之间荷载线性变化,推导出低阻尼单自由度振动体系的解析解,在此基础上给出了相应的车桥动力相互作用系统建模及求解流程。系统模型分解为车辆、桥梁两个子系统,基于部件刚体假定和达朗贝尔原理推导车辆子系统运动方程,采用有限元法建立桥梁子系统模型;借助于振型叠加法将两个子系统运动方程解耦,车辆子系统非正交阻尼部分的影响以及两个子系统间的动力相互作用均按非线性虚拟力处理;以一节4轴客车匀速通过32 m简支梁为例,分别采用提出的解析解法、Newmark-β法以及高斯精细积分法进行动力分析。结果表明,相对于Newmark-β法和高斯精细积分法,解析解法不仅具有高精度特点,能显著提高计算收敛的积分步长,同时又能避免计算复杂的指数矩阵,具有良好的工程适用性。     

非平整桥面引起大跨斜拉桥车桥耦合振动响应研究

由于桥梁上的车辆荷载是一个带有质量的振动系统，从而使得桥梁在该荷载作用下的动力响应问题比一般结构动力系统的响应问题更复杂。通过建立车桥耦合单元，形成汽车桥梁整体系统的动力学方程。以一座大跨斜拉桥为例，研究了由于桥面不平整，汽车以各种速度通过桥梁时斜拉桥的动力响应。     

非正态响应的部分因子试验设计

分析了近年非正态响应下GLM在工业试验中应用的文献,对广义线性模型处理部分因子试验设计问题进行了研究,通过一个非正态响应部分因子试验的实例,得出将广义线性模型应用于非正态响应试验设计中,会得到较传统方法更精确和有用的模型.     

地震作用下车辆-轨道系统轮轨动态响应试验研究

为研究地震作用下高速铁路地震预警阈值,进行准静态全尺寸车辆-轨道模型振动台试验研究,对车辆轨道模型施加正弦地震波,试验结果显示《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》中所规定的轮重减载率限值和脱轨系数限值可能偏于保守,且导致列车脱轨的原因是由于地震作用使轨道结构发生大幅的水平向振动,引起车轮发生水平向晃动,致使车辆发生侧向滚摆运动所造成的;接着对车辆轨道模型施加实测地震波,试验结果表明地震波频谱特性对列车运行安全有一定的影响;对车辆轨道模型同时施加水平向和垂向地震波,发现对车辆轨道系统动力响应影响较大的为水平向地震波,垂向地震波则对其影响较小;根据振动台试验模型建立与之对应的多刚体、多自由度三维车辆-轨道数值模型,研究当考虑轨道不平顺时,地震作用下不同车速对列车轮动动力响应的影响,通过数据分析表明,在一定范围内,地震作用下的列车脱轨与列车速度关系不大,为高速铁路地震预警阈值的研究提供了一定的理论依据。     

钢悬链线输流立管顶部浮体激励非线性响应研究

钢悬链线立管在上部附体激励作用下的动力响应在立管的性能化设计中是非常重要的。本文作者考虑钢悬链线立管轴向大应变的特性以及弯曲刚度和内流的影响,利用Hamilton原理和拉格朗日应变理论建立了立管的二维动力学模型。将外部流体的非线性作用力用Morison方程表示,通过Hermite插值函数对动力学方程进行离散,采用平均加速度法求解立管的动力响应。探讨了弯曲刚度的存在、内流流动和外部流体的非线性作用力对立管受浮体激励顺流向动力响应的影响。     

磷石膏的动力学特性试验研究

利用带有弯曲元模块的GDS振动三轴试验仪,对磷石膏的动力学特性进行了系统研究。获得了磷石膏的动强度、动剪切模量G_d、阻尼比λ和动孔隙水压力μ_d等动力参数及其变化规律。结果表明:磷石膏的动强度曲线呈幂函数形式,不同围压下的动强度曲线归一性较差;初始动剪切模量G_(d0)与有效固结围压σ′_0呈幂函数关系;采用Davidenkov模型对动剪切模量比G_d/G_(d0)进行拟合,不同围压下磷石膏的动剪切模量比归一性较好;随着干密度及围压的增加,磷石膏的孔压发展曲线由双S型向单S型变化;以Seed孔压模型为基础,建立了磷石膏的动孔压模型。     

隧道爆破荷载作用下埋地管道动力响应试验

埋地管道爆破动力响应特性是城市管道抗震优化设计的依据。设计并开展城市地铁隧道爆破荷载作用下埋地管道动力响应的相似模型试验,监测埋地管道应变、加速度及地表振动速度值,解析地铁隧道爆破地震波的传播衰减机制及其对邻近埋地管道动力响应影响规律。结果表明,基于量纲分析理论的振动速度预测模型用于隧道爆破时地表PPV预测切实可行;相同爆破荷载作用下,埋地钢管加速度峰值是PVC管的1.5～1.8倍;隧道"空洞效应"导致埋地管道在成洞区一侧的加速度响应更为剧烈;埋地PVC管在各测点处环向应变大于轴向应变,且大于钢管应变值,试验得到可有效监测埋地钢管和PVC管应变响应的最大临界比例距离分别为117 m/kg和263 m/kg。     

再生混凝土动态直接拉伸的试验研究

利用大直径(75 mm)分离式霍普金森拉杆(SHTB),对再生粗骨料取代率分别为0%、25%、50%、75%和100%的5组圆柱体再生混凝土试样进行应变率范围为100~102s-1的动态直接拉伸实验,研究再生混凝土的动态直接拉伸力学性能及其破坏形态。试验结果表明,再生混凝土的抗拉强度随平均应变率的增加而增大,而再生混凝土的破坏形态与平均应变率有关,这表明再生混凝土具有明显的率敏感性。在相同水灰比下,再生混凝土准静态拉伸强度比普通混凝土低1.3%~15.9%,动态拉伸强度比普通混凝土低1.7%~29%,此研究为再生混凝土的工程应用提供一定的理论依据。     

三质体声共振混合机的动力学特性及其性能分析

为研究三质体声共振混合机的动力学特性,建立了三质体声共振混合机的动力学模型,进而分析了系统物理参数对动力学特性的影响,阐明了物料质量和阻尼变化对声共振混合机动力学响应的影响规律,提出了系统在共振频率附近工作的振幅控制策略。进一步分析了典型声共振混合机在额定载荷下的对地动载荷和所需激振力,并与额定载荷所需的最大推力进行了比较。结果表明,通过选择合理的系统物理参数,三质体声共振混合机在三阶共振频率附近工作,其振幅变化较平缓、负载质体和激振质体的运动相位相反,系统能够兼具能量转换率高、对地动载荷小且激振力小等优点。所得结论有助于进一步提高声共振混合机的工作性能和设计水平。     

城轨车辆车体多重动力吸振器减振方法研究

为了让动力吸振器在降低轨道车辆车体振动的同时能够更好的适应车下剩余空间,根据多重动力吸振器原理,针对城轨车辆运行的特点,建立了包含多重动力吸振器的轨道车辆垂向振动模型,提出了适用于城市轨道车辆车体多重动力吸振器的设计方法。①讨论了载客量和速度变化对多重动力吸振器的减振性能的影响,指出了传统多重动力吸振器的局限性;②针对轨道车辆振动频率变化频繁的特点,提出了多重动力吸振器的目标频率的优化方法,从而避免了增振的情况出现;③以四条典型城市轨道线路为算例,利用DVA减振指标进行评价,分别获得了不同线路的车体多重动力吸振器的最优目标频率,并验证了该优化方法的有效性。研究结果表明:相同附加质量下,多重动力吸振器对车体的吸振能力要优于单个动力吸振器,考虑到实际的应用,在车体安装四重动力吸振器是较为适宜的选择;经过优化的多重动力吸振器在整个速度区间都能起到很好的减振效果,能够有效避免增振现象的发生;多重动力吸振器的目标频率的设计要针对不同的线路进行调整,特定线路需要特定设计才能发挥出最佳减振能力。该研究的工作为车体多重动力吸振器的研究和应用提供了参考依据。     

基于动力吸振器的潜艇推进轴系轴向减振研究

螺旋桨脉动推力经推进轴、推力轴承及其基座传递到壳体,是潜艇壳体产生低频轴向振动与声辐射的一个重要因素。本文基于四端参数法建立了综合考虑推进轴系和壳体弹性的潜艇轴向振动力学模型,以轴系传递到壳体的纵振功率流为评价指标研究了轴系的轴向振动传递特性,详细讨论了用动力吸振器实现轴系轴向减振的设计方法。研究结果表明,螺旋桨脉动推力会在轴系各阶纵振频率附近频段激励起轴壳耦合的轴向共振,显著增加轴系到壳体的能量传递。用动力吸振器可以有效抑制轴系各阶轴向共振频率附近的轴－壳共振,而对其它频段的轴壳轴向共振则效果不佳。     

劲性装配式框架核心筒结构抗震性能试验研究

为研究劲性装配式框架核心筒体结构整体抗震性能,进行1:3的缩尺模型振动台试验,获得结构体系在地震作用下整体抗震性能与结构破坏模式,并考证叠合梁与钢管混凝土柱、叠合梁与抗震墙、楼板等连接节点在地震作用下的可靠性。结果表明,该结构体系具有较高的承载力及良好的整体抗震性能,节点连接形式总体能满足现行规范抗震设防要求。     

新型双足模型下结构动力响应分析

基于考虑人体动力特性的新型双足模型,采用Lagrange方程建立了步行过程中人与结构相互作用系统运动方程。研究了人与结构各自的动力响应及其之间相互作用,并通过对比说明了新型双足模型反映的人体动力特性对结构振动的影响。结果表明：人与结构相互作用增大结构动力响应;行人经过结构各阶模态振型波峰时,结构各阶模态频率和阻尼比分别达到最小值和最大值。