大跨越导线在局部激励下微风振动的波动特性

微风振动常造成架空导线疲劳断股断线、金具脱落等破坏.考虑大跨越导线所处风场的切变特性,采用局部激励模型研究大跨越导线的微风振动机理,建立了长柔导线在档内任意局部位置激励下的动力学模型,基于导线系统的小阻尼特性,得到了局部周期激励下长柔导线波动的格林函数解;依据振动波沿展向的衰减特性,将导线内的波动过程分为驻波振动、行波...     

局部瞬时激励下架空导线微风振动波的传播演化EI北大核心CSCD

微风振动是架空导线疲劳断股、断线的重要原因。为分析局部锁定后导线的微风振动过程,将架空导线简化为张力主导的无限长连续弦模型,考虑局部锁定的随机性和瞬时性,将导线在任意时刻任意位置形成的局部锁定简化为瞬时脉冲激励,采用积分变换法获得了系统在时间和空间上的双格林函数解,分析了脉冲波在弦模型中的传播过程和固定约束边界的反射规律。进而采用局部脉冲激励法对导线内行波的传播演化特性进行试验研究,采用高清摄像机对振动波进行捕捉,基于自编程序进行视频图像处理及分析。结果表明:自编程序能够提取标记测点的瞬时位移,脉冲波在传播过程中波速恒定、波面轮廓能够保持较好的形态不变形。局部瞬时激励形成的脉冲波沿导线向两侧档端传播,在经过档端约束后形成反射波沿导线传播,两侧形成的反射波相遇后相互叠加引起导线持续振动。试验现象与理论分析一致。     

非典型边界轴向移动绳的行波解及振动抑制

轴向移动绳系统广泛存在于工程设备中，因横向振动问题影响设备的正常运行而备受关注。针对具有非典型边界的轴向移动绳系统，应用行波反射叠加法，拓展了其在任意周期以及在给定初始条件均布简谐激励条件下的振动响应及能量解析解的求解。以边界控制进行振动抑制的方法具有简单、经济等优点。在轴向移动绳系统边界处设置质量-阻尼-弹簧的控制器以及控制力执行器，根据最优阻尼以及反射行波的振动抑制条件设计执行器的控制力，在第一个周期后快速抑制系统的横向振动，通过仿真体现自由和受迫振动时振动抑制的有效性。     

振动波分离引起的能量耗散性能分析

通过在结构上附加阻尼弹簧支撑,利用非经典阻尼引起的模态复化效应使系统产生振动局部化现象,研究了简支梁结构在简谐位移激励作用下振动响应的抑制问题。采用波传播法描述结构的位移响应,利用阻尼弹簧支撑限制行进波分量向梁左侧区域的传播,从而实现了行波和驻波的空间分离和振动能量的定向传递。采用振动功率流方法分析了结构中的波形转换、能量储存和流动,确定了振动能量的流动方向。详细研究了阻尼弹簧支撑设计对梁结构振动能量的耗散作用,揭示了行波与驻波分离发生时刻振动能量的传递规律。通过典型算例,充分展示了利用阻尼弹簧支撑抑制结构振动响应的效果。探讨了激励频率、支撑刚度、位置和阻尼系数等参数对振动能量耗散性能的影响,比较了不同设计方案的抑振效果和能量耗散状况。     

含常数激励非对称Duffing系统的主共振响应及鞍结分岔研究

针对含常数激励的非对称Duffing系统开展鞍结分岔特性研究。采用谐波平衡法求得系统在主共振下的周期解,采用Floquet理论分析周期解的稳定性,利用幅频响应曲线上鞍结分岔点处具有切线铅直的几何特征,计算系统关于常数激励和简谐激励频率的鞍结分岔集,并分析阻尼和简谐激励幅值对系统鞍结分岔集的影响规律。结果表明,在常数激励与简谐激励频率构成的参数平面上,鞍结分岔集由两条曲线组成,其中一条为软特性共振滞后区对应的鞍结分岔集,另一条为硬特性共振滞后区对应的鞍结分岔集,两条曲线包围的参数区域为多解参数区,在两条曲线交叉形成的参数区域内,系统存在5解共存现象以及复杂的振动突跳现象。随着常数激励的增大,系统软特性逐渐增强、硬特性逐渐变弱,两者对应的共振滞后区从分离到交叉,直到硬特性共振滞后区消失。增大系统阻尼或减小简谐激励幅值有助于抑制系统主共振响应中的多解及复杂振动跳跃现象。     

覆冰四分裂导线舞动近似解析解分析

建立了带有刚性间隔棒的覆冰四分裂导线垂直、水平和扭转三自由度的耦合模型,并对由强非线性系统转化为弱非线性系统的方法进行了研究,运用平均法分析了非内共振、3∶1内共振和1∶1内共振时系统的振动情况,得到了风速、横向阻尼比、来流密度、线路档距等相关参数对导线舞动的影响及在不同参数影响情况下导线舞动的响应曲线,其近似解析解与数值解基本吻合。     

架空线路无覆冰导线舞动的参数共振机理

为了解释架空线路导线舞动现象的成因,通过将风载荷等效为轴向周期位移激励的方法,对架空线路单导线舞动进行了研究,认为无覆冰单导线的舞动就是参数共振。引起导线舞动的主要因素是线路系统自身参数的周期性变化,当轴向位移激励频率和导线系统频率满足一定关系时,导线系统将发生大幅度横向参数共振即舞动。模拟运行线路舞动试验验证了用参数共振理论能够解释无覆冰架空单导线系统的起舞现象。     

特高压直流工程用大截面导线的阻尼特性

自锦屏-苏南±800kV直流输电工程起,900mm2及以上大截面导线开始应用于我国特高压直流输电线路工程。自灵州-绍兴±800kV直流输电工程起,1250mm2大截面导线开始广泛应用。为掌握微风振动条件下大截面导线的阻尼特性,本文基于微风振动模拟试验,以1250mm2系列大截面导线为对象,进行了五种1250mm2系列大截面导线的自阻尼特性试验及分析,得出五种导线自阻尼特性的解析表达式、功率特性及频响特性,给出了1250mm2型线与圆线、1250mm2导线与1000mm2导线自阻尼特性的对比分析。     

分布式架空导线振动检测系统研究

为了降低架空导线故障率,需要提供有效的防振方案,且防振方案设计难以通过理论计算得出,需要通过实验进行反复验证和修改。而传统的集中式测试系统故障率高且自动化程度低,严重影响测试精度与试验效率。为了适应电力行业快速发展的要求,研制了一套分布式架空导线振动检测系统,用以高效的研究架空导线微风振动现象的机理和特点。该系统主要包括分布式采集硬件及高自动化的软件平台,有效提高了测试精度与试验效率,为导线自阻尼特性研究及防振方案的提出与优化提供专业的数据支持。     

特高压直流工程用大截面导线的阻尼特性

自锦屏-苏南±800 kV直流输电工程起,900 mm2及以上大截面导线开始应用于我国特高压直流输电线路工程。自灵州-绍兴±800 kV直流输电工程起,1 250 mm2大截面导线开始广泛应用。为掌握微风振动条件下大截面导线的阻尼特性,基于微风振动模拟试验,以1 250 mm2系列大截面导线为对象,进行5种1 250 mm2系列大截面导线的自阻尼特性试验及分析,得出5种导线自阻尼特性的解析表达式、功率特性及频响特性,给出了1 250 mm2型线与圆线、1 250 mm2导线与1 000 mm2导线自阻尼特性的对比分析。     

有阻尼智能弹簧减振系统参数的一种设计方法

研究简谐激励下有阻尼智能弹簧减振系统参数的一种设计方法,使系统能同时实现阻尼与刚度控制。首先,利用等效线性化方法得到系统频响特性的的解析解。然后,分析了系统参数对幅频特性的影响,得到如下结论:系统无粘性阻尼时,幅频特性曲线簇有一个公共点,有阻尼时公共点消失;影响系统幅频特性的主要参数为质量比、刚度比、阻尼比和控制参数;阻尼比和相对阻尼比影响系统实现完全耦合时所需作动力的大小。最后,根据参数分析的结论,确定系统参数的选用范围,并给出系统参数设计的方法和步骤。     

参数激励下深海立管多模态耦合振动特性分析

由于浮体升沉运动影响,引起立管在水平方向上发生参数激励振动。参激振动可以引起平衡位置的不稳定性,如果系统参数组合落在不稳定区域,将导致立管振动破坏。针对简谐参数激励,建立立管横向振动方程,考虑立管内部张力沿轴线变化,立管固有频率和振型发生变化,参激振动出现模态耦合效应。采用Floquet理论分析了立管无阻尼和有阻尼时的参激稳定性,计算了临界参数激励下的动力响应。与单模态参激振动对比表明,同等阻尼下,模态耦合参激振动不稳定区域显著增大,更易发生参激共振。多模态耦合参激振动发生时,小激励也能激起大响应,特别是弯曲应力将显著增大。     

运动皮带受带轮跳动激励的横向振动分析

轴向运动连续体是多种工程系统力学理论研究中的重要模型,其横向振动稳态响应的理论解法尚未成熟。利用Hamilton 原理,建立带轮跳动激励下轴向运动皮带横向振动的拉格朗日动力学偏微分方程,将系统运动微分方程表达为复数形式,利用复数的性质和简谐激励稳态响应的规律,直接求得运动皮带受迫振动稳态响应的解析解,从而分析横向振动响应的幅频、相频特性与共振特性,得到系统共振频率。通过工程应用实例,试验验证该方法的合理性和有效性。闭合形式的解析解可进一步分析轴向运动系统振动特性,并且可方便地作为考核数值方法有效性和可靠性的算例。     

行波效应对大跨越输电塔－线体系纵向地震响应影响

由于特高压大跨越输电塔－线体系塔身高跨度大,仅考虑单塔及塔－线体系的一致地震输入是远远不够的。本文考虑地震波沿大跨越线路传播时引起的地震行波效应,建立了特高压大跨越输电塔-线体系精细的三维空间有限元模型,运用几何非线性动力时程分析方法研究了纵向地震作用下大跨越输电塔－线体系的地震响应特性,并和一致地震动输入下的反应进行了对比。结果表明：行波效应既可以增加又可以减小塔身的地震响应,主要与地震动作用于大跨越两端输电塔的相位差有关;行波效应对导线跨中竖向位移响应影响十分明显,但对导线内力响应影响很小     

阻尼线的耗能计算及其在输电线防振中的应用

摘要: 阻尼线是保护架空输电线路免受微风振动危害的理想措施之一,在我国大跨越输电线路中得到广泛应用。通过建立阻尼线理论力学模型,研究其复杂的静力形态,对振动方程用摄动法进行了求解,得到了阻尼线谐振频率和耗能的计算方法。并基于能量平衡法用Matlab编制了计算程序,以特高压长江大跨越地线为对象,设计了β阻尼线加防振锤的组合防振方案。数值计算结果表明,设计的防振方案具有较好的防振效果,能满足特高压输电线的防振要求,可供特高压输电线设计及施工建设时参考。     

非线性弹性地基上圆形薄板主参数共振-主共振研究

研究非线性地基上圆形薄板受简谐激励的非线性振动问题。按照弹性力学理论建立非线性地基上圆形薄板受简谐激励的动力学方程。利用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程,它是达芬-马休型方程。应用非线性振动的多尺度法求得系统主参数共振-主共振条件的一次近似解,并进行数值计算。分析阻尼、地基系数、几何参数等对共振响应曲线的影响。比较了两种地基的计算结果。     

变摩擦TMD特性和简谐激励控制效果的研究

提出一种变正压力式变摩擦装置,通过改变摩擦面正压力实现摩擦力随系统位移增大而增大。将其用于TMD能有效克服常摩擦TMD摩擦力不可变的缺点。采用一阶谐波平衡法推导了变摩擦系统的等效阻尼比和等效频率,分析了系统各参数对其等效阻尼比和等效频率的影响,通过与经典阻尼单自由度系统的比较探讨了单自由度变摩擦系统的频率响应特性。从理论和试验两个方面研究了简谐激励下变摩擦TMD对单自由度主结构振动控制的特点。分析结果表明,变摩擦TMD的频率响应特性与经典阻尼TMD类似,二者都能有效减小主结构频率响应曲线的峰值,试验结果验证了变摩擦TMD在简谐激励下的有效性     

复合材料层合板的非线性组合共振特性及分岔

考虑几何非线性项和阻尼的影响, 给出了四边简支的正交各向异性矩形层合板在两项横向简谐激励作用下的非线性振动微分方程, 利用伽辽金法导出了相应的达芬型非线性强迫振动方程。应用多尺度法对组合共振问题进行求解, 得到了系统在稳态运动下的幅频响应方程。基于李雅普诺夫稳定性理论, 得到了解的稳定性判定条件。通过数值算例, 分析了不同参数对系统组合共振及其分岔特性的影响。结果表明, 随着调谐参数、板厚度、阻尼系数以及激励力等参数的改变, 系统存在多幅值现象、滞后现象和跳跃现象, 出现不稳定解, 且在某些参数点处具有运动性态发生变化的分岔特性, 表现出较为复杂的动力学特性。      

基于惯容-弹簧-阻尼的结构减振研究

提出了4种新型基于ISD(I-惯容,S-弹簧,D-阻尼)结构的被动振动控制减振形式,以减少工程结构受到外部激励时的振动。根据牛顿第二定律建立了系统的动力学方程,得到了系统的稳态振幅放大因子,发现4种模型都存在独立于阻尼比的固定点。将固定点调整到同一高度进而得到最优刚度比,然后利用H∞优化使系统的最大值最小化得到了系统的最佳阻尼比。通过与传统动力吸振器在简谐激励和随机激励下的响应进行比较,发现ISD结构有很好的减振效果,为新型减振机构模型的提出和设计提供了理论依据。     

非线性弹性地基上矩形薄板的非线性振动与奇异性分析

研究非线性弹性地基上小挠度矩形薄板的非线性振动，应用弹性力学理论建立非线性弹性地基上小挠度矩形薄板受简谐激励作用的动力学方程，利用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程。根据非线性振动的多尺度法求得系统主参数共振-主共振情况的一次近似解，并进行数值计算。分析了阻尼系数、地基系数、激励参数等对系统主参数共振-主共振的影响。系统主参数共振-主共振曲线均具有跳跃现象。随着阻尼、地基系数的改变，系统响应曲线具有“类软刚度特征”。随着参数激励幅值的改变，系统响应曲线具有“类硬刚度特征”。应用奇异性理论得到系统主参数共振-主共振稳态响应的转迁集和分岔图。