大型立式储罐竖向基础隔震研究

为了降低立式钢制储罐竖向地震响应,从罐液耦联运动出发,依据储罐内液体满足的边界条件和势流体理论,选择合理的速度势,给出动水压力的理论表达;考虑动水压力和土与结构相互作用的影响,建立罐液耦联振动方程、隔震层控制方程和基础的竖向振动方程;给出储罐侧壁剪力、侧壁弯矩和应力的理论表达.选取150 000 m3储罐,采用Wils...     

立式储罐基底隔震的基本理论

鉴于目前储罐基底的隔震研究大都是在Haroun模型的基础上进行的.本文以储罐基底隔震为基础,从储罐的晃动、刚性运动、液固耦联弹性运动出发,根据储罐结构所满足的速度势和边界条件,选择合理的势函数,研究储罐动水压力、波高、基底剪力和弯矩的动响应理论表达.利用相同激励下原型罐和等效力学模型罐基底剪力和弯矩等效原则,求出储罐分析力学模型的等效质量及相对质心高度,建立了隔震三质点控制体系简化分析的力学模型,给出了储罐抗震设计参数波高、基底剪力和弯矩简化分析表达.由Harmilton原理出发,考虑晃动和罐——液耦联振动周期相差较大,将两者作为不耦联运动,建立了隔震体系的运动方程.并对2×104m3和15×104m3储罐隔震和非隔震地震响应进行了时程分析研究,结果表明,基底隔震体系起到了很好的隔震效应.     

立式储罐基础隔震力学模型对比分析

为了给立式储罐基础隔震提供设计理论支撑,基于现有储罐弹性理论的抗震模型,引入基础隔震措施,建立了便于工程设计人员应用的储罐基础隔震力学模型,同时与储罐弹性理论三质点隔震力学模型参数进行对比.针对1.5×105 m3大型立式储罐,隔震层采用等效线性本构关系,选取峰值加速度为0.40g的El-Centro水平地震波作为地震动输入,运动方程采用数值积分方法求解,进行储罐弹性理论隔震模型参数及地震响应对比分析.结果表明:不同储罐弹性理论隔震模型的质量参数和高度参数差异不大,设计时可以互相对比参照计算,几种模型中对流质量占总质量70％以上,设计时应给予注意;隔震主要降低的是弹性脉冲分量引起的地震响应,隔震后长周期的对流分量起主导作用;从反映的实际情况出发,所提出的储罐弹性理论三质点隔震力学模型是可行的,适用的.     

考虑浮顶影响的隔震储罐简化力学模型及地震响应

为便于工程分析与应用,依据速度势理论,建立液体运动势函数、基底剪力、倾覆力矩表达式,将浮顶简化为刚性的均质板,并以板的振动方程和板与液面作用的边界条件为出发点,构造晃动分析方程和波高表达式．并利用基底剪力等效和做功相等的方法建立了分析问题的简化力学模型,依据能量原理建立体系的运动控制方程,给出了相关参数的取值影响．以50 000 m³储罐进行反应谱和时程分析. 结果表明:剪力、弯矩以及波高等地震响应与相关研究文献及有限元解对比比较接近,研究结果是可行的,能够满足工程结构设计人员的需要．     

基础隔震结构基于设计反应谱的地震作用取值

首先建立了基础隔震结构的运动方程.由于所得运动方程为非对称质量与非经典阻尼矩阵的情况,因此用复模态法解耦,得到了结构地震响应的时域表达式;然后引用欧拉变换,获得了响应关于一系列等效单自由度体系位移和速度响应的线性组合,根据振型分解反应谱理论就可以求解基础隔震结构基于设计反应谱的地震响应和地震作用.最后,通过一个例子来说明该方法的精度和应用,以便为理论研究、工程设计和规范的修正提供参考.     

大型全容式LNG储罐基础隔震地震响应分析

为了给大型LNG储罐基础隔震设计提供理论和技术支撑,将混凝土外罐依据的剪切悬臂梁理论,钢制内罐依据的速度势理论,引入隔震层刚度和阻尼,建立了LNG储罐基础隔震体系的等效力学模型;应用Hamilton原理,推导了LNG储罐基础隔震体系运动方程,给出了地震响应的理论表达．针对160 000 m³大型LNG储罐进行数值分析,结果表明:除晃动波高外,基底剪力和倾覆弯矩减震效果明显;进行LNG储罐基础设计时,要考虑外罐的影响,而钢制内罐设计时,可以忽略外罐的影响;LNG储罐隔震设计时,要考虑隔震对晃动带来的影响,进行优化设计．     

立式储罐并联隔震地震反应分析

为减少地震作用下的储罐地震响应,采用基础隔震的减震方法,将环梁基础设计成具有滑移和隔震支撑并联的结构体系,将晃动和液固耦联振动考虑为不耦合多质点体系.以基底剪力是否大于屈服剪力为判断界限,采用Newmark-β时程法研究了不同地震烈度、不同摩擦系数、不同并联滑移隔震支座负担的结构重量比γ、不同场地、不同高径比,不同隔震周期及等效阻尼比对上部储罐地震响应的影响.研究结果表明:隔震后,在一定的设计参数下,基底剪力明显减低,晃动波高有放大效应.各参数不同,隔震效果不同,参数设计存在优化问题.     

多层框架隔震结构的平移-扭转耦联响应

建立了地震作用下多层框架隔震结构的平移－扭转耦联振动模型和相应的运动方程，分析了基础隔震下双轴偏心框架结构平移－扭转偶联地震响应，在隔震和非隔振情况下，计算了多层框架结构不同偏心的地震反应。结果表明，对易于扭转变形的结构，采用基础隔震技术可明显减少结构的扭转响应和层间变形。     

大型LRB隔震储罐地震反应参数研究

铅芯橡胶支座(LRB)支座参数的最优设计范围是大型隔震储罐研究的关键问题.研究利用Bouc-Wen模型模拟LRB的力-变形非线性行为,结合Newmark增量法和龙格库塔积分法求解隔震储罐非线性动力方程,得到不同类型场地上大型LRB隔震储罐的地震响应特点,总结出LRB参数对大型隔震储罐地震反应(基底剪力、支座位移、晃动波高)的影响规律.研究表明:支座隔震频率是影响大型隔震储罐减震性能的主要参数.Ⅰ类场地上最优隔震频率范围为0.5～5 rad/s,Ⅱ类、Ⅲ类场地上最优隔震频率范围为2～5 rad/s,Ⅳ类场地上最优隔震频率范围为1.5～3 rad/s.支座屈服强度对储罐地震响应的影响取决于场地类型和隔震频率.在Ⅱ类和Ⅲ类场地上存在最优屈服强度使得基底剪力最小,并且最优屈服强度随隔震频率增加而增大.     

近断层地震动下大型立式隔震储罐的地震响应分析

以Ⅲ类场地的15万m3立式圆柱形浮顶储罐为例,在储罐底部安装滚动隔震装置,输入Kobe地震波、汶川地震波和集集地震的2条地震波共4条近断层地震波,采用时程分析中的Wilson-θ法,通过对比分析计算储罐在传统抗震和隔震时的基底剪力、基底弯矩和晃动波高,研究滚动隔震储罐在近断层地震动作用下减震效果;通过设置不同的隔震层阻尼比来研究隔震层在近断层地震动作用下的位移.结果表明:基底滚动隔震装置可以有效降低储罐的基底剪力和基底弯矩,但对晃动波高的减震效果不太理想;隔震层上下层之间的层间位移差异较大,应采取综合措施,防止滚动隔震装置失效.     

柔性基础内燃机被动隔振系统的建模与仿真

以多体动力学为基础,结合有限元技术和实体建模技术,建立柔性基础内燃机被动隔振系统刚/柔混合仿真模型。并对支承在柔性平板结构上的某四缸柴油机隔振系统进行动力学仿真计算,静平衡及激振力仿真结果均与理论计算十分吻合。通过改变柔性平板支承刚度来改变柔性基础的边界条件,进一步获得不同刚度条件柔性基础上内燃机隔振系统的隔振特性。通过比较柔性基础上隔振器支承力和刚性基础上隔振器支承力的变化,结果表明：柔性基础对隔振器支承力有重要影响,受柔性基础弹性影响的系统自振有可能成为影响支承力变化的主要因素。     

渐开线少齿差行星减速器浮动盘的动力分析

本文根据目前K—H—V型渐开线少齿差行星减速器采用浮动盘式输出机构时所存在的两个问题以及这种减速器在实际应用中的情况不同,推导出以不同的基本构件为参考系时浮动盘的位移、速度、加速度和惯性力的公式。文中着重对K—H—V型渐开线少齿差行星传动单偏心浮动盘式减速器和双偏心浮动盘式减速器的浮动盘进行了运动分析和动力分析。     

外浮顶对大型立式储液罐地震反应影响分析

为了减轻大型外浮顶立式储液罐在地震灾害中的损失,基于ANSYS软件建立了考虑液体晃动和罐底提离的大型外浮顶立式圆柱形储液罐有限元模型,计算了地震作用下不同形式浮顶(平浮顶、正锥形,倒锥形)的大型外浮顶储油罐的动力响应.数值分析结果表明,地震荷载作用下,外浮顶对大型立式储液罐地震反应影响不可忽视,浮顶可以减轻液面晃动,但也会增加液体提离高度.不同形式的外浮顶对大型立式储液罐地震反应影响程度不同,平浮顶为最优浮顶形式.     

连续体简谐基础振动有限元计算方法

针对简谐基础激励下,连续体响应数值计算存在刚体位移、约束方式和载荷施加方式等限制,基于基础振动和有限元实现原理,提出了一种求解简谐基础振动响应的方法——静力等效载荷法。根据连续体等效载荷形式,将简谐基础振动问题转化为固定基础的载荷简谐振动;并结合通用有限元软件和自编数据处理程序,实现了响应特性的数值计算。计算和理论结果表明,该方法实现简单、结果准确,能有效地求解无阻尼和弱阻尼连续体简谐基础振动问题。     

悬浮隧道锚索涡激振动影响因素分析

将锚索运动简化为弹簧质量阻尼系统,锚索周围流场采用RSM(Reynolds Stress Model)结合增强的壁面函数模型计算,利用四阶Runge-Kutta法计算锚索振动方程,并将程序写入FLUENT软件进行流固耦合分析。讨论了锚索质量比、阻尼比、是否考虑流向运动和来流速度对锚索涡激振动的影响,主要结论有：质量比对锚索横向涡激振动幅值影响很小,对约化速度范围影响较大;阻尼比对约化速度范围影响很小,对锚索涡激振动幅值影响较大;在低质量比的情况下,考虑锚索流向运动时,涡激振动幅值比不考虑时偏大。     

压电薄板动力有限元及主动控制

采用一种考虑结点电势自由度的四边形压电薄板单元，利用Hamilton变分原理，基于压电材料的本构关系建立了压电结构动力有限元模型，推导了动力学有限元方程．利用负速度反馈控制率，从振动的多输入多输出主动控制的角度出发研究了压电结构的振动控制问题，比较了不同反馈增益下的抑振效果．     

透水柔性平面防浪堤对波浪的绕射

在透水柔性防浪堤与波浪相互作用的数学模型与级数解的基础上,讨论了透水柔性平面防浪堤对波浪的绕射,研究了波浪的反射和投射的变化规律,这在理论上和实用上具有十分重要的意义．     

钢弹簧浮置板隔振道路的模态分析

为了减小道路交通汽车荷载对广州市番禺万博商务中心地下空间结构产生的低频振动影响，研发一种新型的钢弹簧浮置板隔振道路。应用ANSYS软件分别建立钢弹簧浮置板、地下空间、浮置板和地下空间结构的三维有限元模型，对这3种不同结构进行模态分析，并进一步研究了传导比。结果表明：设计的浮置板道路基频为8.69 Hz；地下空间基频为15.69 Hz；浮置板与地下空间整体结构基频为7.33 Hz；从振型上看，低频时主要体现为浮置板的振动，中高频时主要为地下空间结构顶板的振动；3种结构的传导比峰值均出现在第一阶固有频率附近，地下空间结构在增加钢弹簧浮置板后传导比最大为0.878。钢弹簧浮置板道路可起到良好的隔振效果。