向量式有限元在索穹顶静力分析中的应用

索穹顶结构是一种由预应力拉索与竖杆组成的高效柔性空间结构,易发生较大位移,拉索可能出现松弛现象。该文采用向量式有限元进行了索穹顶的静力分析。向量式有限元是一种向量力学与数值计算相结合的分析方法,不同于传统分析力学方法和其他数值计算方法。向量式有限元基于运动方程求解,不需求解非线性方程组及刚度矩阵,尤其适合于发生刚体位移和几何大变形的结构或机构求解。该文首先介绍了向量式有限元的基本原理,推导了预应力索单元的求解公式,最后采用自编向量式有限元程序,分析了一个单摆模型和一个索穹顶结构模型。结果表明:向量式有限元应用于索穹顶静力分析是可行而且可靠的,在传统有限元计算难以收敛的情况下仍然可以对结构进行精确的非线性分析,为索穹顶的非线性分析提供了一种新的方法和手段。     

基于“校验系数”的桥梁健康监测预警阈值设定研究

本文针对桥梁健康监测系统预警阈值的设置问题开展研究,建立了一座连续刚构桥的有限元模型,计算了结构正常使用极限状态组合各监测点的最大应力和挠度,将健康监测数值与计算值进行对比,得到实时监测桥梁控制截面结构的"校验系数",通过对"校验系数"的分级,实现桥梁结构的分级预警,同时探讨了桥梁健康监测预警原则,并利用实测数据计算了某测点某段时间的校验系数。结果表明:通过健康监测数据的"校验系数"实现桥梁健康监测分级预警简单可行,健康监测预警应不以单一测点、单一指标发出预警,并在预警工作中应注重监测系统与人工分析与检查相结合的方式。     

基于RTK GPS技术的超高层结构风振观测

结构使用期间,由于各种原因,会造成其不同程度的损伤和破坏,为了保证结构的安全和尽可能地延长它的使用年限,应对其进行实时地健康监测与安全性评估。随着RTKGPS技术的逐步成熟,这一高效、快速、全自动、全天候和高精度的健康监测方法在特大型土木工程中开始应用。以某超高层建筑为背景,设计了基于GPS的风振观测系统,进行了强风下的现场试验;采用小波理论对实测的风速和风压进行了小波量图与小波相干分析,针对小波相干分析中由于噪声引起的伪相干现象建立了基于蒙特卡罗的统计显著性水平估计方法;最后对结构的风振响应进行了模态分析,与有限元数值分析结果吻合较好。     

基于向量式有限元的输电塔风致动力响应研究

该文以某大跨越格构式输电塔风致响应为例进行向量式有限元的应用分析,采用C++语言编写杆系结构向量式有限元的计算程序,获得输电塔的响应并与传统有限元结果进行比较,探讨阻尼处理方法和计算步长对计算结果的影响,最后针对输电塔进行风荷载作用下的倒塌分析。研究表明,两种方法算得的位移响应非常接近;向量式有限元法的计算效率比传统有限元高,该文算例中计算时间相差约20倍;计算步长对有限元计算结果有影响,建议计算时进行试算;向量式有限元可以用来求解输电塔的倒塌问题。     

基于环境激励的钢管混凝土拱桥工作模态识别及修正

为了对已经运营多年的钢管混凝土拱桥结构的抗震性能进行验算和评估,以一座钢管混凝土拱桥的实际工程为例,建立其用于抗震分析的初始有限元动力模型,利用设置在拱桥上的健康监测系统,在环境激励下,采用FDD法对实际结构的工作模态进行识别,依据识别结果采用零阶近似法对初始有限元模型进行了修正。通过模态识别到模型修正的途径,可以将健康监测系统与抗震分析联系起来,为抗震分析提供一个基于实际状态的更为准确的动力分析模型。结果表明:FDD法可以准确识别出钢管混凝土拱桥的前5阶模态,具有良好的识别效果;主拱肋、稳定拱、吊杆、横撑和主梁所对应的材料特征值在修正前后的变化量为8。77%~10。21%,对结构动力特性有显著的影响;采用零阶近似法对模型进行修正后可以得到满意的结果,计算频率与实测频率的误差可缩小至0。11%~3。76%,修正后的模型能更为准确的体现实际状况,从而可以对已运营多年的桥梁结构做进一步抗震验算和评估。     

装饰塔架结构设计

利用有限元软件ANSYS,对拉线式塔桅结构初始预应力状态和工作状态下的结构受力性能进行了深入分析。分析结果表明,利用ANSYS软件可以方便解决有预应力的结构的非线性问题。     

基于管养目的的公路桥梁健康监测技术探析

在我国交通运输系统内,桥梁工程为其最重要的组成部分。因多种因素的影响,桥梁使用功能逐步下降,该文通过在线监测桥梁运营的健康状态,可做到桥梁状态监控、病害预警及状态发展预测。为桥梁养护管理提供及时、正确、科学的依据。笔者在充分掌握当前我国桥梁结构监测系统研究及应用现状的基础上,对公路桥梁健康监测技术进行阐述,随后基于管养目的,对桥梁健康监测技术要点定期监测与实时监测进行了分析,并通过具体案例,对公路桥梁健康监测实施情况进行了探讨,以期有效提升桥梁质量。     

浅谈ANSYS在挡墙整体稳定分析中的应用

依据强度折减有限元方法,采用有限元软件ANSYS,对某重力挡墙的整体稳定性进行分析,同时与传统瑞典条分法的结果进行比较,验证其适用性。     

基于频响函数的结构健康监测主成分分析法

摘 要：基于测试频响函数,提出一种简单而有效的结构健康监测主成分分析（PCA）新方法。以结构的频响函数作为基本数据,首先将结构健康状态下的频响函数数据作为基本训练样本,通过PCA技术提取结构健康状态特征,并获得结构健康特征变换矩阵,即协方差的特征向量矩阵;然后再对损伤结构的测试频响函数数据进行转换以提取结构相应损伤状态特征;最后在二维PCA空间比较两次提取的结构状态特征分布图即可判断结构是否发生损伤并评估其损伤程度。两个数值算例表明基于频响函数的结构健康监测主成分分析新方法正确有效。该方法基于结构振动响应,与模型无关且诊断前无需大量的训练样本、计算量小、抗噪性能好,具有良好的应用前景。     

预埋式阳极梯监测系统研究

通过测量预埋式阳极梯监洲系统中两极间的电位差及其宏电流,同时运用半电池电位法对阳极钢筋的锈蚀状态进行评估,分析得出监测系统电化学参数与钢筋锈蚀状态之间的定性关系.测试表明,该阳极梯监测系统可较好地判断钢筋的锈蚀状况,为其结构耐久性评定、剩余寿命预测提供了依据.     

某钢结构梁高温切割全过程的监测与分析

为保证某大型生产车间钢框架平台梁在设备荷载作用下改造过程中的安全性,采用ANSYS软件对改造方案进行了有限元分析,并采用光纤光栅传感器对其改造全过程进行了实时可视化监测。通过钢梁的有限元结构分析以及高温切割过程中钢梁温度场分析,确定了钢梁的切割方案,同时为相应高温环境下的结构实时监测方案设计、传感器的布设以及实时监测预警阀值的设定提供了依据。监测过程中实时获取了现场钢梁的工作状态,并对实时监测数据进行了快速分析和评价,从而判断钢梁的安全性,以保证钢梁切割过程的顺利进行。监测结果表明,根据监测方案可以快速评价钢梁的受力状态,为切割机的前进速度提供指导,同时表明光纤光栅应变和温度传感器完全满足高温环境下的测量要求。可视化监测方案在快速预警方面的成功应用可为类似的结构改造提供结构健康监测依据。     

一种龙门式加工中心横梁的动力学仿真研究

对一种国产龙门式加工中心的横梁关键部件,采用机械系统多刚体动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS进行了静动态特性分析;在考虑重力和切削力作用下,由ADAMS计算出导轨与滑块间的作用力,从而计算出横梁部件的静态变形;通过动态测试和参数辨识方法获得导轨结合面特性参数并将其应用到横梁滑箱系统整体有限元模型中,经过模态分析得到系统固有频率和各阶振型图,并进一步分析了结合面参数变化对横梁滑箱系统整体动态特性的影响.     

重力式立体成品库设计及应用研究

针对重力式立体仓储库的"先进先出"的特点和成品按批次、按生产日期出库的特殊要求,应用已有的自动化立体仓库技术对重力式立体仓储系统的总体结构进行设计,阐述系统的构成和功能特点,对重力式仓储系统中应用的关键技术和特点进行研究分析.     

随机子空间识别在悬索桥实验模态分析中的应用

为了从大型悬索桥的脉动实验结果得出精确的结构动力特性,以便进行结构的抗风、抗震研究和实时监测,本文利用随机子空间系统识别方法对虎门悬索桥进行了模态分析。这种时域识别方法基于状态空间模型,仅利用结构输出反应,避免了传统的人工识别和迭代过程,但必须利用稳定图形确定模型阶数。同有限元数值计算结果作比较后可看出,该法能识别出10个频率在0.5Hz以下的自振频率,并且可得到较好的结构阻尼,说明随机子空间系统识别方法是分析大型桥梁脉动实验特征参数的有力工具。     

基于RTK-GPS技术的高索塔振动试验与分析

随着全球定位系统(GPS)技术的不断成熟,这一实时、高动态、高精度的观测手段已逐步应用于大型桥梁的健康监测中。以某一斜拉桥高索塔为背景,建立基于RTK-GPS技术的高索塔监测系统。介绍接收机和监测点位的布设以及监测坐标系的建立。针对监测过程中所受到各类误差影响源的干扰特别是GPS多路径、环境温度变化和风荷载等低频噪声,主要采用小波多尺度分析法,对这些低频噪声和振动信号进行有效分离。通过频谱分析获取该高索塔自立状态下的自振主频,与有限元分析的结果吻合。     

基于数码摄像技术的高耸结构动态特性监测

在结构健康监测领域,基于数码摄像的图像处理技术作为一种新的结构振动监测方法正受到广泛关注。以主结构建成后的广州新电视塔为研究背景,利用工业数码摄像机对其在一般风荷载作用下的动态特性进行监测试验,并与GPS和加速度计同时测量。数据分析结果表明,利用数码摄像系统获得的塔顶动位移时程曲线与GPS获得的动位移曲线吻合得较好;利用数码摄像技术能够准确的识别高耸结构的低阶振动频率,其获得的结构一阶振动频率,与GPS、加速度计识别结果以及有限元分析结果吻合得很好。研究结果表明,在高耸结构的健康监测中,应用数码摄像技术进行结构动态特性监测是一种有效的新方法。     

基于结构多尺度模拟和分析的大跨斜拉桥应变监测传感器优化布置研究

该文以润扬大桥斜拉桥钢箱梁结构为研究对象,针对结构安全评估为目标的大跨桥梁结构健康监测系统中应变传感器的优化布置问题,提出了一个基于桥梁结构多尺度模拟和结构响应分析结果进行应变传感器优化布置的方法。通过斜拉桥脊骨梁模型来研究确定钢箱梁的关键截面,通过子模型方法实现钢箱梁结构的多尺度模拟和从结构整体到主要局部构件中的应力状态分析,据此进一步分析和确定斜拉桥健康监测系统中钢箱梁结构应变传感器的安装位置,并用在润扬斜拉桥上进行的静动载试验的测试结果验证了结构整体与局部响应分析结果,从而间接验证了应变传感器优化布置结果的正确性。     

卸船机拉杆应力监测及分析

抓斗卸船机是港口装卸不可或缺的主要设备,其失效的主要模式是在随机交变载荷的作用下,结构或者部件发生机械疲劳破坏。本文针对抓斗卸船机的主要受力构件拉杆进行研究,通过研究其失效模式、受力工况,并进行有限元分析,得出其在随机交变载荷下拉杆的应力状态及变形量;通过无线应力监测系统,监测抓斗卸船机拉杆在载荷工况下的应力图谱,并与有限元分析结果作对比,系统地分析了抓斗卸船机部件的失效模式,对科学地制定抓斗卸船机维护保养方案起到积极作用。     

基于有限元方法对波流场中养殖网箱的系统动力分析

养殖网箱系统在海中除承受静载荷以外还受到波流等动载荷的作用,为确保安全有必要对网箱系统进行动力分析。为此提出一种基于有限元原理的养殖网箱系统动力分析方法,分别对圆形重力式网箱在水流、波浪以及波流联合作用下的网衣变形与锚绳受力进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较分析。结果表明:该方法具有解的稳定性,计算值与实验值比较吻合,较好地反映了网箱系统在波流场中的动力响应特性。     

叶片式磁流变液减振器的结构设计及磁场分析

介绍一种基于传统叶片式液压减振器设计的叶片式MRF减振器的工作原理,提出两种结构方案。利用ANSOFT电磁场分析软件对两种不同方案的减振器进行磁场有限元分析,得到磁场分布相对比较理想的一种方案。采用磁场有限元分析的方法对叶片式MRF减振器的结构设计进行优化,可以有效提高减振器的性能。表明有限元分析方法在磁流变液减振器磁路设计中具有重要的应用价值。