江中海上大跨越输电塔的船舶撞击响应分析及撞击力简化公式

以船舶撞击某江中海上大跨越输电塔为分析对象,模拟分析跨越塔不同部位x,y方向的位移响应时程以及撞击力时程特点,探讨不同船舶吨位、速度、船艏刚度对输电塔撞击响应特点及撞击力的影响规律。分析结果表明船舶撞击江中海上大跨越输电塔时,整体结构在x,y方向均出现撞击响应,并以x方向的撞击响应为主;同时,大跨越输电塔基础在y方向发生一定的扭转振动。船舶撞击作用下,高桩承台基础变形较为显著,跨越塔沿塔身高度方向上表现出弯曲变形;船舶撞击力随着船舶质量及撞击速度的增加呈非线性增长,而随船艏刚度的增加呈线性增长。最后,开展船舶撞击大跨越输电塔的撞击力计算理论研究,将撞击力的理论计算值与现有规范值进行对比,本文所建议的计算公式值与模拟值吻合较好,可为工程设计提供参考依据。     

船撞作用下斜桩基础动力响应研究

东海大桥100MW海上风电示范项目中风机采用斜桩基础,必须考虑船撞作用。本文利用有限元方法,研究了斜桩基础在船撞作用下的动力响应。模拟不同工况,研究船舶吨位、船舶速度、倾斜角、桩径、桩周土体等因素对桩基的动力响应的影响。研究表明:船舶吨位和船舶速度对斜桩的动力学响应影响最大;桩的倾斜角会影响最大桩项位移,最优倾斜角约为10°;在既定的土质条件下,桩径增大到某一值后,桩基动力响应基本不变;土体较软时,桩身的最大应力较小,但最大桩顶位移较大。因此,进行斜桩设计时,必须在理论分析的基础上,选取合适的倾斜角与桩径。本文研究结果对斜桩基础在考虑船撞作用下的设计和施工有一定参考价值。     

方套圆中空夹层钢管混凝土组合构件横向撞击试验研究

通过对8个大空心率下方套圆中空夹层钢管混凝土组合构件进行横向撞击试验,研究试件的撞击受力过程、破坏形态、撞击力时程曲线特征、跨中挠度与测点纵向应变发展过程等。考察落锤撞击高度、边界约束和轴压比等关键因素对方套圆中空夹层钢管混凝土组合构件在横向撞击作用下动力响应的影响规律。试验研究结果表明:中空率为0.69的方套圆中空夹层钢管混凝土组合构件在横向撞击作用下主要发生显著地局部凹陷变形,而试件整体变形不显著;在试验研究参数范围内,随着落锤撞击高度的增大,试件局部凹陷程度、跨中残余挠度以及撞击持续时间均保持线性增长;边界约束对跨中残余挠度、撞击力平台值以及撞击持续时间有较大影响;轴压比是影响试件动力响应过程的重要因素,随着轴压比的增大,撞击力时程曲线的平台段会逐渐缩短并消失,跨中挠度变形速度变快,撞击进程加快。     

方套圆中空夹层钢管混凝土组合构件#br# 横向撞击试验研究

通过对8个大空心率下方套圆中空夹层钢管混凝土组合构件进行横向撞击试验,研究试件的撞击受力过程、破坏形态、撞击力时程曲线特征、跨中挠度与测点纵向应变发展过程等。考察落锤撞击高度、边界约束和轴压比等关键因素对方套圆中空夹层钢管混凝土组合构件在横向撞击作用下动力响应的影响规律。试验研究结果表明：中空率为069的方套圆中空夹层钢管混凝土组合构件在横向撞击作用下主要发生显著地局部凹陷变形,而试件整体变形不显著;在试验研究参数范围内,随着落锤撞击高度的增大,试件局部凹陷程度、跨中残余挠度以及撞击持续时间均保持线性增长;边界约束对跨中残余挠度、撞击力平台值以及撞击持续时间有较大影响;轴压比是影响试件动力响应过程的重要因素,随着轴压比的增大,撞击力时程曲线的平台段会逐渐缩短并消失,跨中挠度变形速度变快,撞击进程加快。     

基于ABAQUS的近海塔筒式风机模型建立与模态分析

随着世界各国对新型、清洁、可再生能源的迫切需求,风力发电已成为应用范围十分广泛的一种新能源发电方式,风机结构自身振动和荷载作用下的动力响应是目前工程师们主要关心的课题之一,其中保证风机在自身运行时塔筒的固有自振频率和叶轮旋转频率不发生共振是设计风机时要考虑重要因素之一.采用有限元软件ABAQUS对某一近海塔筒式风力发电...     

框架结构在撞击荷载作用下的动力响应分析

以某工程局部9层框架为研究对象,利用有限元软件LS-DYNA模拟汽车撞击钢管混凝土柱-钢梁混合框架、钢筋混凝土框架以及钢框架三种框架结构的过程,获得了三种框架结构钢材应力云图、混凝土损伤云图、撞击力时程曲线及结构变形等动力响应。分析了三种框架结构在撞击荷载作用下的破坏模式,分析结果表明:受到撞击荷载作用后,钢管混凝土柱-钢梁混合框架的动力响应具有局部性,而钢筋混凝土框架整体遭到严重破坏,结构发生连续性倒塌;钢管混凝土柱-钢梁混合框架的抗撞击性能远优于钢筋混凝土框架。并根据研究结果,提出框架结构的变形限值条件以及撞击力代表值的计算公式,用以评价、比较框架结构的抗撞击性能,给出了在实际工程中提高框架结构抗撞击性能的设计建议。     

撞击速度对船桥碰撞作用的影响

船桥碰撞不仅会使桥梁结构受到损伤,同时桥梁的使用寿命和安全性能、抗震性能都会受到极大影响,通常还会造成严重的财产损失和人员伤亡等重大后果。因此对船桥碰撞作用的影响因素研究尤为重要。文章以某圆端形桥墩和驳船为例,利用有限元软件ANSYS、LS-DYNA和LS-PREPOST进行建模、计算和结果处理,通过分析不同撞击速度下船舶撞击桥墩的撞击力、应力和位移等结果,发现在碰撞过程中,随撞击速度的增大,撞击力升高的速度、最大撞击力、桥墩和船舶的应力和位移明显增大,甚至不止呈线性增加。因此,船舶通过跨海跨河大桥时应严格限速以保证桥梁和船舶安全。     

近海风机塔架风浪荷载及其响应分析

研究风暴潮环境下近海风机塔架所承受的风、浪、海流动力荷载的数值模拟与计算,探讨在这些动力荷载作用下风机塔架的位移及基底内力响应的变化规律。联合运用了快速傅立叶变换(FFT)方法和谐波叠加法进行脉动风的模拟,再由Morison方程计算浪和流荷载。算例分析表明,在风暴潮环境下,风机塔架的塔底水平力与倾覆力矩较大,通过调整角度降低叶片的迎风面积,可在一定程度上减小叶片上的风荷载,降低塔底最大主应力;在风荷载和浪流荷载的作用中,塔底弯矩主要由前者引起,而后者对塔底水平力的贡献较大。     

桥梁船撞力计算方法研究现状

我国交通运输业的发展使得通航环境日益复杂,为进行桥梁船撞设计,首先要估算船舶对桥墩的撞击力。国际上的船舶撞击力简化估算公式以及我国的相关规范是一种简化静力计算方法;建立合理的简化力学模型来获得整个过程的动态响应是一种简化动力计算方法;建立有限元模型进行数值模拟展现船舶与桥梁碰撞的整个时间历程是基于接触碰撞算法的计算方法。三种方法从不同角度出发,研究船舶对桥墩的撞击力。     

近地端水平冲击作用下RC桥墩的动力响应试验研究

为了研究钢筋混凝土（RC）桥墩在近地端水平冲击作用下的动力响应,采用水平撞击试验设备,对3根圆形截面RC桥墩进行了试验研究。本试验以撞击速度为研究变量,得到了桥墩的撞击力时程曲线、位移时程曲线、变形曲线和最终损伤状态。试验结果表明：桥墩在1.70 m/s、2.68 m/s和3.32 m/s三种撞击速度下呈现出轻微损伤、中等损伤和严重损伤三种破坏形态,桥墩的破坏模式为撞击部位与墩底之间的局部剪切破坏,撞击速度对桥墩冲击动力响应和破坏机制有显著影响。本试验可以为车辆撞击桥墩问题的有限元数值模拟提供数据支撑。     

考虑桨叶旋转效应的海上风力发电高塔系统随机风振响应与动力可靠度分析

研究了考虑桨叶旋转效应的海上风力发电高塔系统随机动力响应与风振可靠度分析.在风场模拟中,桨叶风荷载需要考虑旋转效应的影响.因此,对塔体风荷载,直接采用基于物理机制的随机Fourier谱,而对桨叶风荷载,则采用考虑桨叶旋转机制的随机Fourier谱概念.在此基础上,结合概率密度演化理论,对海上风力发电高塔系统进行了随机动力响应分析以及基于塔顶位移响应的风振动力可靠度分析.结果表明,上述方法能够有效地进行此类结构的随机动力响应及可靠度分析.     

撞击桥墩时的河冰失效模式的研究

为研究河冰在撞击桥墩时的失效模式,使用IS-DYNA 显示动力分析软件对冰排及T构桥梁建立有限元模型,计算不同失效准则下冰排对桥墩的撞击力.提出河冰撞击桥墩时,河冰破坏的两阶段过程及计算流冰撞击力时冰排失效准则的选取方法.     

2.5MW海上风力发电机钢塔筒地震响应分析

以福建某海滩单机容量为2.5MW海上风力发电机为原型,应用ABAQUS有限元软件分别建立风力发电塔的地基刚接模型和考虑土与结构相互作用的质量-弹簧-阻尼模型.通过给模型施加地震波,对风力发电塔体系进行地震动力作用时程分析.主要研究了土与结构相互作用（Soil-structure interaction,SSI）对风力发电塔体系地震响应的影响.研究表明,SSI效应降低了风力发电塔的地震应力响应,增加了其地震位移响应.     

型钢混凝土框架侧向撞击下的响应分析

采用数值模拟手段,从撞击力、撞击位移、塑性变形、能量状态角度,分析了撞击位置、撞击速度对型钢混凝土框架动力性能的影响。结果发现:撞击位置、撞击速度对撞击力影响明显;不同撞击位置下框架的塑性变形存在差异,且塑性变形随着撞击速度的增大而加剧;受撞位置是塑性耗能的主要位置,节点位置的塑性耗能水平与撞击速度的变化关系不大。     

风-浪-流-RNA运行耦合作用下近海风电结构动态响应分析

近海风电结构不仅长期遭受风、浪、流等荷载的耦合作用，还需承担风轮-机舱组件(Rotor Nacelle Assembly，RNA)运行作用带来的额外动力影响，这不仅会加剧结构受载集中部位的损伤，还会影响甚至中断发电机组的正常运作。为探索近海风电结构关键部位的动力特性及振动模式，该文建立考虑风-浪-流-RNA运行的单桩风电塔的耦合分析模型，采用Von Karman风谱模型和叶素动量理论计算气动荷载，通过莫里森方程求取单桩基础结构的波浪及海流荷载，对NREL 5MW单桩塔的塔顶、叶根及单桩底部开展动力响应分析。基于频谱分析法探究结构各关键部位的响应激励源；研究了在3～30m/s风速范围内，近海风电结构动态响应随风速及海流流速的动力特性变化规律。结果表明：近海风电结构动态响应在不同工作状态下会呈现不同的频谱特征，其动态响应时程的均值与峰值随风速增加呈非线性的变化趋势。     

海洋环境对海上风场接地系统雷击暂态特性影响研究

海上风力发电产业的蓬勃发展面临日益严重的雷电灾害威胁,为有效指导海上风电机组的雷电防护研究,需要研究海洋环境对海上风场接地系统雷击特性的影响。利用PSCAD软件搭建简化海上风场模型,讨论海洋土壤分层环境下上层海水深度和下层土壤电阻率对风机接地系统雷击暂态响应的影响,分析增加接地体长度对于降低暂态过电压的效果。仿真结果表明:风机遭受雷击后,浪涌会传播至其他相连风机,距离雷击点越远的风机,塔底暂态电位幅值越低。下层海床土壤电阻率越大,风机塔底暂态电位幅值越高。上层海水深度越大,风机塔底暂态电位幅值越小。上层海水电阻率固定时,风机塔底暂态电位随着土壤反射系数的增大而增加。随着接地体长度的增加,风机塔底暂态电位逐渐降低,但降低趋势趋缓,且受下层海床土壤电阻率的影响增大。     

风速风向对风机塔筒结构动力响应和疲劳寿命的影响

基于气象站的观测数据,推导得到某1.25MW风机位置处的风速风向联合分布函数,对风机塔筒结构的风致响应和疲劳寿命进行计算,将计算结果与现场实测结果进行对比,系统研究了风速风向对风机塔筒结构动力响应和疲劳寿命的影响。结果表明:风向对顺风向和横风向位移响应的影响规律不一致,且风向对塔筒结构的疲劳累积损伤影响较大,在风向出现概率较大的区间产生的疲劳累积损伤较大。与考虑风向角下得到的疲劳寿命相比,不考虑风向角影响的疲劳寿命偏小。为了兼顾风机结构设计的可靠性和经济性要求,需考虑风向对风机塔筒结构疲劳寿命的影响。     

钢框架结构竖向撞击响应数值模拟分析

多层钢框架结构在工程中得到较为广泛的应用。文中通过建立有限元数值模型,对竖向撞击荷载作用下多层钢框架结构进行数值模拟,分析其在撞击荷载作用下的结构响应,并分析撞击速度和撞击物质量对结构响应的影响。结果显示,竖向撞击下,多层钢框架结构受到一个极大的瞬时撞击力,受撞击处发生明显的振动,并产生较大的塑性残余变形。随着撞击速度或撞击物质量的增大,撞击力峰值随之近似呈线性增大,受撞处变形也随之增大,且增长趋势逐渐增强。     

不同斜边角与船舶撞击速度下对桥梁撞击力估算公式建立分析

船舶对于桥梁的撞击力是桥梁设计的重点,也是桥梁区域运营管理重点关注的特征量。本文以京杭运河江苏段1000吨级标准散货船作为研究船只,拟通过非线性有限元计算,建立数学模型,探讨研究船只在不同斜边角与船舶碰撞速度下,对桥梁钢套箱式桥梁防撞设施的能量吸收特性与撞击过程,最后根据大量数模实验计算数据拟合了不同斜边角与船舶碰撞速度下对桥梁撞击力估算公式,本文研究结论可为同类工程提供参考。     

陆上风力发电机机组用塔架结构综述

介绍了国内外风力发电的发展历程,国内风力发电现状以及风机的种类与组成,论述了当前国际上常见陆上风力发电机塔架的几种形式及其结构特点,总结了每种塔架的优势和不足,并对未来风机塔筒的发展做了展望,指出减轻重量和降低材料成本对于促进风机塔筒的发展至关重要。