框剪结构与地基动力相互作用分析

本文首次将模拟地基的映射动力无穷元与有限元耦合模型应用于框剪结构-地基系统的动力相互作用分析中.分析了E_g/E_s,H/L等参数对上述动力耦合系统相互作用的影响,得出了一些有益的结论.     

流固耦合系统位移-压力有限元格式在渡槽动力分析中的应用

考虑FSI的边界条件,采用变分原理建立了流固耦合(FSI)系统的位移-压力(ui,p)有限元格式,给出流固耦合系统的动力特性方程。建立了矩型和U形渡槽的动力学分析的FSI模型,以非对称特征值求解法求解了大型渡槽的动力特性,并用隐式-显式积分算法计算了强震作用下大型渡槽的动力响应,计算结果表明,基于(ui,p)格式的流固耦合系统有限元分析格式,考虑了槽体与水体的相互作用,简化了计算模型,提高了计算效率和精度,同时也得出不同过水量下两种渡槽结构动力特性和响应的变化规律等结论,可为大型渡槽及同类工程动力设计提供参考。     

列车-有砟轨道-路基系统竖向耦合振动及其响应分析

由于道砟颗粒在列车高速运行下会发生剧烈振动以至于产生颗粒破碎甚至飞溅现象,对有砟轨道系统的动力学研究显得十分迫切。为探究在列车行驶过程中车体、轨道、路基在竖直方向上的动力响应,结合刚体假设、有限单元法、离散单元法建立列车-有砟轨道-路基竖向耦合系统,通过简化轮轨相互作用关系,建立列车-轨道系统竖向耦合振动方程,轨道及其下部结构在受力分析后通过矩阵的"对号入座"法则建立有砟轨道-路基的振动方程,最后得到列车-有砟轨道-路基竖向耦合系统的振动方程。基于MATLAB编程软件,采用Newmark-β逐步积分法求解振动方程。最后得到在列车荷载作用下,列车本身、钢轨、轨枕、道床层、路基层的动力响应以及轮轨力,分析计算得到的结果与相应的限定值进行比较,验证了所建立模型的正确性。     

单人姿态、体重对人-结构耦合系统竖向动力特性影响试验研究

人与结构之间的相互作用被称为人-结构系统的耦合作用。利用自制钢结构简支桥模型,测试了单人站姿、坐姿、蹲姿3种不同姿态下人-结构耦合系统的竖向动力特性,并分析了被测者姿态、体重对人-结构耦合系统竖向动力特性影响规律。分析表明,单人站姿、坐姿会明显降低结构第一阶竖向振动频率,单人蹲姿则会提高结构第一阶竖向振动频率。单人站姿、坐姿、蹲姿3种人体姿态均能提高结构第一阶竖向模态阻尼比,其中站姿提升最大、坐姿其次、蹲姿最小。对于同一结构模型,被测者体重与结构第一阶竖向振动频率、结构第一阶模态阻尼比均呈显著的负相关性,即体重越大,其峰值越小。     

武汉火车站高速列车对建筑结构的振动影响研究

武汉火车站的列车将从站房中高速穿过,通过车辆-等效桥梁耦合系统以及桥梁-站房系统的分步求解,确定了车辆-桥梁-站房结构系统动力学计算的求解策略与方法,研究了列车高速通过站房所引起的建筑结构动力响应以及相应的理论和方法。并针对所得结果选择了合适的评判标准,解决了在高速列车穿越引起的振动下建筑结构的安全、经济及使用性能的问题。     

车桥系统动力特性研究

根据结构动力学理论,结合铁路车辆及斜拉桥的特点,导出了竖向车桥耦合系统的动力方程,结合具体实例进行了动力(自振和强振)计算。     

跨海公铁两用桥梁车-桥-风浪流耦合振动研究

基于大系统的思想,建立车-桥-风浪流耦合动力系统,包括车辆子系统、桥梁子系统和风浪流耦合场子系统。根据各子系统之间的相互作用力以及车辆子系统与桥梁子系统之间的位移协调关系,建立车-桥-风浪流耦合动力系统的运动方程,并基于分离迭代法提出了车-桥-风浪流耦合动力系统动态响应的求解流程,从而建立跨海公铁两用桥梁车-桥-风浪流耦合动力系统的振动分析方法。以某跨海公铁两用斜拉桥方案为对象进行研究,结果表明：风浪流耦合场同时激励车辆和桥梁的主梁、桥塔及水中基础,与风场单独作用相比,风浪流耦合场能够激发桥梁产生更大幅度的横向和扭转振动,恶化列车运行安全性指标,桥梁主梁在主跨跨中处的横向位移、横向加速度、扭转位移、扭转加速度的均方根分别增大0.8%、23.1%、4.9%和0.5%,在边塔处的相应均方根分别增大204.9%、167.0%、198.7%和314.7%;列车车体加速度、轮轨横向力和轮重减载率分别增大60.9%、7.2%和6.6%。因此,对于跨海公铁两用桥梁,需合理考虑风浪流耦合作用,仅考虑风场单独作用将高估桥梁结构和列车行车的安全性。     

风浪联合作用下的钢格构式基础海上浮式风机耦合动力响应分析

结合半潜式和单立柱式海上风机浮式基础的特点,提出了一种用于海上风机的新型钢格构式基础.首先,根据美国可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory,NREL)提供的5 MW海上风机样机对提出的新型浮式基础进行了结构设计.然后,采用水动力-空气动力-控制系统-系泊系统耦合方法对...     

中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动#br# 理论分析与试验验证

为探讨中低速磁浮列车-桥梁系统竖向动力相互作用特性,文章将中低速磁浮列车进行两种方式的简化,考虑PID主动悬浮控制系统,基于模态叠加法,建立2种类型的中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动分析模型。随后基于长沙中低速磁浮运营线桥梁动载试验,对建立的2种仿真模型进行对比与验证。基于仿真模型2,以不同梁高的桥A、桥B、桥C为研究对象,对中低速磁浮列车-桥梁系统耦合振动特性进行分析。研究表明：将磁浮列车简化为均布荷载的方式能较为准确的模拟实际状况;桥梁刚度的减小会导致作用于车辆和桥梁上的电磁悬浮力增大,使得车体和桥梁的动力响应变大;磁浮列车低速运行时悬浮力频谱分布较离散,而正常速度运行时较集中;中低速磁浮列车-桥梁系统竖向存在着由电磁悬浮力自身频率引起的共振现象,该共振频率较低。     

轴对称荷载下饱和地基热-水-力耦合动力响应

基于Biot波动理论,通过建立饱和地基的热-水-力耦合动力响应的控制方程,对轴对称荷载作用下半无限地基的热-水-力耦合动力响应问题进行探讨。利用Hankel变换技术,得到外荷载作用下地基中温度增量、应力、位移和孔隙水压力积分形式的解答。利用Hankel数值逆变换得到计算结果,对热-水-力耦合条件下地基土体中温度增量、应力、位移和孔隙水压力响应的分布进行分析,并与水-力耦合动力响应情况下的结果进行比较。     

实际车辆荷载作用下的预应力混凝土连续梁桥动力响应分析及验证

以一座三跨单箱单室预应力混凝土连续箱梁桥为对象,利用车辆-桥梁耦合振动关系建立单梁车辆、桥梁运动微分方程,通过二者变形协调、相互作用力协调关系实现车辆-桥梁的耦合关系;修正了自编的桥梁动力响应计算程序,通过建立在桥梁上的高速弯板称重系统实现对实际过桥交通荷载的识别,并将识别出的实际车辆荷载信息输入已建立的桥梁动力响应计算程序,快速计算出在实际车辆荷载作用下的桥梁动力响应,并利用ANSYS软件进行静力验证,用实际过桥车流产生的动应变进行动力验证。     

膜结构风致动力响应数值模拟

许多工程领域中都存在流体-结构耦合作用现象,膜结构作为一种风敏感型结构,此现象在其风致动力响应方面表现更为明显。针对膜结构本身的特点,给出了流体-结构耦合作用下流体的基本控制方程的ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)描述、结构的基本控制方程和求解耦合方程的直接求解算法。采用Adina软件实现了简单张拉膜结构的流体-结构耦合作用风致动力响应数值模拟,并与已有风洞试验结果进行了比较。对比结果表明,给出的方法可以准确地计算出柔性结构考虑流体-结构耦合作用的风致动力响应,可为相关的科学研究和工程设计提供理论依据。     

公轨共建高架车站车桥耦合振动分析

公轨共建结构体系是一种复合型交通模式,有利于节约城市的土地和构建合理的城市空间资源。公轨共建高架车站作为典型的交通建筑,同时承受汽车和列车的振动荷载。以温州市域铁路S2线的人民路站为例,研究车辆-车站结构系统的耦合振动分析。先假定汽车荷载为连续的移动荷载,忽略轨道不平顺的因素,研究汽车荷载对列车运行的影响;然后考虑轨道不平顺因素,单列车及双列车越行通过车站,忽略上部汽车荷载的影响,研究列车-车站结构系统的振动响应;最后对汽车-列车-车站结构的整体系统进行耦合振动分析,研究汽车及列车分别以不同的速度通过车站时系统的响应,依据规范采用平稳性指标评价乘客对列车运行平稳性的感知程度。研究结果表明,各工况下列车运行的平稳性指标均小于规范规定限值,总体评价为优秀。     

车桥耦合系统动力方程的推导

本文根据结构动力学理论,结合铁路桥梁及车辆的特点,导出了横向车桥耦合系统的动力方程,并给出了计算实例.     

在地震波作用下地下连续墙的动力响应

采用有限元-无限元耦合法分析在地震波作用下地下连续墙与场地土相互作用的动力响应。子结构法的应用有效地解决了有限元-无限元的耦合问题。通过实例分析了El Centro波作用下地下连续墙在场地土中的动力响应,讨论了场地土层性质、厚度以及夹层属性对连续墙动力响应的影响,对地下连续墙的抗震设计具有参考价值。     

风-车-桥系统空间耦合振动研究

风-车-桥耦合振动系统中将自然风作为空间相关的平稳随机过程,车辆采用质点-弹簧-阻尼器模型,桥梁采用有限元模型。在分析风桥间的流固耦合作用、车桥间的接触耦合作用及风对车辆的空间脉动作用的基础上,将风、车、桥三者作为一个交互作用、协调工作的耦合动力系统,提出了一种较为完善的风-车-桥系统空间耦合振动分析模型。基于轮轨接触点处的几何协调条件和力学平衡关系,建立了系统运动方程的分离迭代求解算法。最后以京沪高速铁路南京大桥为工程背景,采用自行研发的桥梁结构分析软件BANSYS对比分析了风-车-桥系统振动特点。     

考虑流激振动的弧形钢闸门的动力特性研究

水工闸门系统的振动严重时会造成水工闸门系统的破坏和临近构筑物的破坏。以某水电站泄洪洞中的一扇弧形钢闸门为研究对象,以模态分析确定闸门的动力特性为基础,运用流固耦合理论,附加质量法对其进行水体脉动压力作用下的动力响应分析,为水工弧形钢闸门的设计提供参考。     

车-桥耦合系统迭代解法研究

在已有车-桥耦合研究的基础上,推导了车-桥耦合系统的迭代解法.建立了车-桥系统模型,利用ANSYS软件分析单自由度质弹系统车辆模型在通过简支梁桥时桥梁的动力响应.用无量纲参数分析了在车-桥相互作用下,桥梁的位移响应与常力过桥时桥梁位移响应之间的差异.计算结果表明,迭代解法可方便求解车辆桥梁相互作用下,车-桥耦合系统的动力响应,其计算结果与相关文献结果较为一致.     

城市立交匝道的车-桥耦合振动响应分析

依托工程实例,建立匝道车-桥耦合系统振动分析的数值仿真模型。利用大型通用软件ANSYS建立桥梁的动力模型,进行匝道的结构动力特性分析。通过对作用于匝道的车辆荷载进行具体分析,并依据车-桥耦合振动理论建立三维车桥计算模型,考虑双轴车辆的轴距、行车速度、车-桥质量比对桥梁振动响应的影响,针对不同车型、不同的自振频率,导致不同的激励频率。分析表明:采用双轴车辆模型研究车-桥耦合系统的振动更安全、可靠,能真实、有效地分析车耦桥合系统间的振动,反映耦合系统振动的实际情况,揭示车-桥耦合系统振动的实质。     

大跨度铁路悬索桥车-线-桥耦合振动分析

运用车辆-线路-桥梁耦合振动理论,建立相对完善的车辆-线路-桥梁耦合动力学模型。以某座主跨为1120m的悬索桥方案为工程背景,对该方案在ICE3列车以速度160～300km/h作用下桥梁、轨道和车辆的动力性能进行分析,并对主缆和吊索在不同索力下桥梁和车辆的动力响应进行对比研究。