斜拉索-调谐质量阻尼器系统复模态分析

针对斜拉索减振常用黏滞阻尼器的一些不利因素如安装位置、刚度、耦合运动等,提出斜拉索-调谐质量阻尼器(TMD)系统的减振模型,运用复模态方法分析得到以超越方程形式表达的系统自由振动阻尼特性的解析形式,采用数值方法求得系统最优模态阻尼比和阻尼器最优设计参数的近似解析解．结果表明:斜拉索振动的TMD减振策略能有效克服常用的理想阻尼器安装位置在拉索端部的局限,新的TMD设计参数优化方法同时考虑了TMD系统刚度、质量、阻尼等参数对减振系统模态阻尼比的影响,是适合工程应用的斜拉索减振模型．     

TMD抑制斜拉索振动的机理研究

针对一般拉索附加粘滞阻尼器的安装位置不能太高、易发生与桥面耦合振动、减振效果与理论值相差较大等问题,推导了利用调谐质量阻尼器(TMD)抑制拉索振动的理论公式.运用复模态方法分析了斜拉索-调谐质量阻尼器(C-TMD)系统的振动特性,得到了TMD各参数对拉索阻尼的影响.针对具有工程背景的实际拉索,提出了抑制拉索不同阶次振动时的TMD设计参数.     

基于多尺度法索-桥耦合非线性动力响应分析

目的 为准确把握索-桥耦合的非线性共振本质,提出振动控制策略及控制方法,解决斜拉桥拉索在桥面激励下的非线性动力学特性问题.方法 考虑拉索前两阶模态组合的影响,建立索-桥耦合的无量纲非线性运动方程组;利用多尺度法进行近似解析求解,讨论桥面质量块与拉索的频比取值不同时,耦合系统的动力响应特性;以实际工程拉索为研究对象,进一步通过数值模拟验证多尺度法定性讨论结果的准确性.结果 除了质量块与拉索第一阶模态发生1∶1主共振、2∶1参数共振外,第二阶模态也将与质量决发生2∶1参数共振,但不发生1∶1主共振,同时共振拉索的位移响应均出现大幅“拍”振现象,此时的动态索力增量也有很大幅度的增长,已达到不可忽视的程度.结论 实际工程拉索发生大幅参数共振的可能性很高,避免参数共振的频比关系是解决参数共振问题的有效途径,对保证桥梁结构的安全服役具有重要理论价值和实际意义.     

VED支承转子的模态频率及稳定性研究

为了研究两端黏弹性橡胶阻尼器（VED）支承单盘转子系统的动力学特性，建立了轮盘位于1/3轴跨处的转子系统有限单元模型。通过求解转子系统的复特征根问题，获得转子系统的模态振型。分析模态频率和阻尼比随转速的变化规律，讨论阻尼器支承刚度、损耗因子和质量参数对模态频率和阻尼比的影响。结果表明，转子系统的阻尼器支承刚度和损耗因子分别存在一个最优值，使得工作转速远离模态频率，并提高了转子系统的稳定性；质量参数对一阶模态阻尼比的影响较小；当质量参数超出某有效区间时，系统将失去对高阶模态响应的衰减作用。     

高柔悬臂结构损伤识别的约束柔度法

为了识别高柔悬臂结构的损伤位置和损伤程度,提出损伤识别约束柔度法。推导出等效抗弯刚度分别与柔度矩阵各元素和与任一阶模态参数的关系等式,基于任一阶模态参数,将高柔悬臂结构简化为弯曲型集中质量模型,分析基于弯曲型集中质量模型的损伤识别柔度法的病态性,引入约束条件,建立低病态性的方程组,通过解方程组识别损伤。数值算例表明,所提方法识别效果较好,明显改善了损伤识别柔度法的病态性。     

基于七丝钢绞线拉索精细化有限元模型的抗弯刚度研究

以半平行钢绞线斜拉索为研究对象,使用有限元软件ANSYS进行参数化建模,将几何模型导入到ANSYS WORKBENCH进行接触设置、网格划分。再对钢绞线拉索施加轴向以及弯曲荷载,考虑材料的弹塑性以及钢丝间的摩擦接触,分析钢绞线拉索在加载过程中的弯曲刚度和滑移变化以及接触区域的应力变化。最后考虑摩擦系数、温度荷载和轴向荷载及HDPE护套对弯曲刚度和接触特性的影响,并分析滑移和弯曲刚度的关系。结果表明:随着摩擦系数的增加,钢丝间滑移距离减小,抗弯刚度显著提高;拉索的抗弯刚度随温度荷载增加而减少,轴向拉力对钢绞线拉索的抗弯刚度有显著提高;轴力与抗弯刚度呈正相关关系;HDPE护套对拉索的抗弯刚度影响很小,不能给钢绞线有力的握裹作用;滑移距离最大值与抗弯刚度除荷载施加初始阶段外呈反函数关系。     

考虑桥面运动的斜拉索减振模型

针对拉索减振模型未考虑桥面-斜拉索-阻尼器耦合振动的现状,提出适用于桥面运动的斜拉索减振分析理论模型,采用复模态分析方法对拉索-阻尼器系统的模态阻尼特性进行数值分析.结果表明,在桥面激励条件下,拉索-阻尼器系统的模态阻尼比与拉索的倾角有关,外部阻尼器相同时,斜拉索的倾角越小,系统的模态阻尼比越小.     

悬索桥断索动力响应有限元模型参数研究

采用有限元方法（FEM）建立考虑主缆局部振动影响因素的悬索桥断索动力分析模型,研究主缆局部振动对悬索桥断索动力响应的影响程度. 对主缆物理抗弯刚度、单元网格密度、索夹质量、模型阻尼比以及吊索应力初始状态等因素进行参数分析,给出提高计算结果精度的建议. 结果表明：在进行悬索桥断索动力分析时,主缆局部振动对计算结果精度具有不可忽略的影响;有限元模型中主缆物理弯曲刚度、单元网格密度和索夹质量均是影响主缆局部振动的关键参数. 结构整体模态阻尼和主缆局部阻尼均能有效抑制断索点主缆振动,分析模型须考虑局部主缆单元阻尼和结构整体模态阻尼的差异. 结构断索动力响应随着断裂吊索初始应力增大而增大,结构断索响应动力放大系数变化幅度不大.     

梁结构疲劳刚度退化对模态频率的影响

为了研究梁结构疲劳刚度退化对模态频率的影响,对预应力混凝土梁进行疲劳试验和动力测试,得到疲劳历程中疲劳刚度和模态频率的演化规律. 建立疲劳全过程变刚度有限元修正模型,并对其进行模态分析. 比较分析试验和模拟结果,讨论模态频率退化规律及疲劳刚度退化对其影响机制. 研究结果表明,梁结构模态频率具有类似抗弯刚度退化的三阶段衰减规律,表明疲劳刚度与模态频率退化存在映射关系;在疲劳作用下,第1阶频率的下降幅度最大,第2阶频率次之,第3阶频率的下降幅度最小;提出的变刚度假设在有限元模拟中运用良好,模拟结果显示第1阶频率模拟值的偏差基本在10%以内. 提出的疲劳全过程动力特性分析方法为梁结构疲劳分析研究提供了新思路.     

车辐式索桁架模态分析与试验研究

通过对跨度为60 m的圆形车辐式索桁架屋盖按照1：10缩尺模型进行模态分析和模型试验,考察了拉索预应力、矢跨比及内外环直径比3个参数变化对结构自振特性的影响,对比分析了前4阶振型的试验结果与理论计算结果。结果发现：结构第1、2阶振型为反对称上下振动,第3阶为内环扭转振动,第4阶为内环相对扭转振动;试验和理论结果误差在10%以内,试验振型与理论振型基本吻合;前4阶振型的频率均在10 Hz以上,表明车辐式索桁架结构为低频动力响应,自振频率较小且分布密集;预应力水平越高,振型频率越大,则结构刚度越大;矢高增加,结构频率随之减小,结构更容易发生侧向失稳;内外环直径比越大,结构扭转刚度相对会减小,容易发生扭转失稳。