海底管线管跨段模糊动力可靠性分析

当海底管线受到复杂的环境载荷作用时,有必要对其动力响应和可靠性进行分析。首先,对海流和海浪作用下管跨产生涡激振动的机理进行了分析,建立了管跨在横向涡激振动下的力学模型,并应用振动理论得出振动微分方程,采用Galarkin方法求解出固有频率和动力响应规律。然后根据首超失效准则、疲劳失效准则和混合失效准则这三种模糊失效准则给出相应的模糊动力可靠性计算公式。最后给出具体算例验证了建模的可行性。从管跨的可靠性分析中看出,由海浪和海流引起的涡激振动是破坏管跨的主要因素之一。给出的管跨模型忽略了管跨端部土壤支撑的复杂性和地震载荷的作用,需要进一步做实验来探讨。     

海洋立管非线性耦合振动系统的分段同伦分析

海洋立管是连接海上平台和海底井口的主要传输管道,涡激振动是导致海洋立管产生疲劳损伤的重要因素.通过研究立管涡激振动的非线性耦合振动系统,应用分段同伦分析方法,给出了该非线性振动系统的近似解析解,检验了分段同伦分析方法应用于海洋立管涡激振动的有效性.     

多跨海底管道的疲劳分析

海底管道要长期在海底使用,因此海底管道的疲劳寿命至关重要,针对海底管道的疲劳寿命这一问题进行了研究.通过对多跨海底管道受到的环境载荷的分析,得到了计算载倚的相应方法.在进行多跨海底管道寿命的分析时,对多跨海底管道的流向和垂向涡激振动的疲劳模型进行研究,通过计算给出了相应的多跨管道的疲劳寿命.在进行流向和垂向的涡激振动疲...     

结构振动的模糊可靠性分析

利用随机有限元理论建立结构振动的概率有限元计算公式系统，得出结构固有频率的均值及其方差；根据模糊集合理论的基本原理，在结构振动的可靠性分析中引入共振失效的模糊定义，指出共振准则具有模糊性．在此基础上。提出共振区模糊子集的隶属函数的确定原则，给出了具体的确定方法．根据模糊事件发生概率的定义,导出了结构振动的模糊可靠性的计算公式。考虑到结构具有多阶固有频率，在进行结构振动可靠性分析时,结构应为串联系统，从而解决了结构动态问题的模糊可靠性问题．通过结构振动模糊可靠度的计算实例，验证了该法的有效性和可行性，并指出常规可靠性计算由于不考虑共振区域的模糊性而使计算结果偏大．     

考虑管土作用悬跨管道纯顺流向涡激振动研究

为了揭示海底自由悬跨管道纯顺流向涡激振动特征,本文考虑跨肩处管-土耦合作用,结合Euler-Bernoulli梁理论和Van der pol方程,构建了海底自由悬跨管道纯顺流向涡激振动的预报模型,分析了海底泥面土体不排水抗剪强度、土体强度梯度、跨肩处管道嵌入土体深度和土体塑性指数等对纯顺流向涡激振动的影响规律。研究结果表明:泥面土体不排水抗剪强度越弱、土体强度梯度越小、管道嵌入土体越浅、塑性指数越大,纯顺流向涡激振动越容易发生。     

大型射电望远镜舱索柔性结构涡激振动的数值模拟

基于大幅度涡激共振发生的必要条件，找出了大型射电望远镜舱索柔性结构可能发生涡激共振的漩涡脱落频率锁住区域与相应的临界风速．在满足涡激共振必要条件的情况下，在时域中数值模拟了结构的涡激振动，给出了结构不会发生大幅度涡激共振的研究结论．模拟结论得到了模型实验的验证．     

存在背景流的内波场中隔水管涡激振动研究

针对内波致水平剪切流使得隔水管发生多模态和高模态的响应问题,本文采用内波控制方程与刚盖边界条件,结合半经验的尾流振子模型以及隔水管的非线性振动方程,建立了隔水管在内波致剪切流流场中的涡激振动模型,给出了隔水管在内波致水平剪切流与背景流叠加作用下的涡激振动响应和功率谱密度分布情况。结果表明:内波致剪切流与背景流叠加后,引起锁振区间的变化,并激发了隔水管多模态涡激共振,隔水管会产生复合模态振动,疲劳影响更加复杂;高阶模态内波能量较小,对隔水管涡激振动影响较小,低模态内波对隔水管涡激振动影响更为显著。     

海底管道流固耦合振动数值模拟

将海底管道简化为圆柱体,管道刚度简化为弹簧,结合在壁面附近进行低雷诺数修正的k-ω流体分析模型,采用Newmark-β法进行二次开发,建立了海底管道二维流固耦合振动计算模型.对静止圆柱体在不同间隙比情况的激振力变化规律进行分析,发现间隙比为0.4时易引起顺流向共振,间隙比为0.8时易引起横流向共振.采用数值模拟分析探讨流固耦合状态下涡激振动特点,提出了流固耦合时涡激振动激振基频的修正计算方法,结构振动各参量在横向共振响应频率为流固耦合激振力基频,而顺流向为基频的两倍.     

高精度深海立管涡激振动数值预报

针对深海立管涡激振动问题,提出一种高精度的数值预报方法。基于三维Common-Refinement方法,研究了离散后不可压缩流体与非线性超弹性体的非重叠子区域之间的耦合接触面的空间插值。采用Petrov-Galerkin有限元法离散不可压缩流体,并对大变形弹性结构体使用连续Galerkin有限元法行离散。同时使用任意的Lagrangian-Eulerian(ALE)方法处理流固网格的大幅变形,并且采用全解耦的隐式分区方法去分别求解流体域和结构域。基于Common-Refinement方法的空间插值的准确性和可靠性,满足两者之间液体和弹性体耦合界面间牵引力的平衡条件。本方将Common-Refinement方法应用深海立管涡激振动问题,并与文献进行了对比。求解结果表明:本文方法在海洋工程流固耦合问题中具有足够的准确性和可靠性。     

大型斜拉桥圆柱型桥塔的动力特性研究

根据大型斜拉桥圆柱型桥塔的结构特点,确定其主要动力特性是发生涡激振动.通过合理简化建立桥塔计算模型及其涡激振动方程,利用振型叠加原理求解振动微分方程,确定桥塔风致涡激共振时的稳态振动响应;由风致涡激振动理论及有关空气动力学原理确定漩涡发放频率以及升力幅值;考虑桥塔的形状结构特点以及发生共振时的频率锁定现象确定锁定区域,理论分析和数值计算结果表明:幅频响应曲线的共振峰所占频域极窄,在百年一遇的风载荷作用下桥塔在发生风致涡激共振的情况下其响应幅值不大,结构处于安全的状态.     

轧钢机结构耦合振动问题

分析了自动轧管机主传动系统扭转振动、横向振动和齿轮振动间的耦台关系，建立了结构耦合振动方程。通过对方程的讨论，找到了该机的动力学缺陷，指出了解决的途径。     

主动式动力消振器实验研究

介绍主动式动力消振技术执行器的结构及振动调节机理.建立主动消振试验台架,并在主动消振试验台架上进行振动主动控制试验,良好的减振效果表明主动式动力消振器对正弦型激励下的受控对象进行振动主动控制是行之有效的.     

对弦的横振动方程的修正

以往对弦的横振动方程进行推导时,一般取其近似值,即很小。本文对角不是很小的情形推导出弦的横振动方程,从而更接近于实际。     

关于对称结构体系自由振动力特性的证明

给出了有关对称结构体系的动力特性的一个结论 :对称的结构振动体系 ,对应于任一非重根的自振频率 ,其主振型必定是对称的或反对称的 .并给出了详细的证明 .应用这个结论 ,有利于对称结构动力分析的简化 ,具有实用价值     

机械振动引起的高层建筑共振与减振响应实测

对某经常出现明显水平振动的13层住宅楼进行测试. 由楼层加速度时程计算得到1/3倍频程谱和振动计权加速度级,评价各楼层的人体舒适度,利用频域分解法识别得到结构的动力特性. 通过振源排查,鉴定该楼周边采石场锯石机的工作频率1.5 Hz与结构基本自振频率相同而发生共振. 测试机器工作台数对结构响应的影响,发现距结构约200 m的采石场4台机器同时工作会导致结构振动超限. 距该采石场约500 m的另一住宅楼的实测共振响应减小. 对锯石机安装变频器作为减振措施,测试机器以1.33和1.2 Hz工作时结构的响应,减振效果明显. 结果表明,振源强度、振源与结构间距、振源与结构频率接近程度是影响外部单一频率激励引起的结构共振响应是否超限的关键因素.     

城轨交通沿线地面环境振动衰减实测分析

目的 研究环境振动在沿线地面上的传播规律,以便预测轨道沿线振动水平.方法 通过对各测点加速度时程数据统计结果 的比较,总结环境振动传播的一般规律,在最小二乘准则条件下.采用数理统计回归方法 ,提出地面垂向振动衰减的经验公式.结果 观测数据的统计结果 与理论分析一致,垂向振动水平高出水平向较多,评价环境振动水平时.应以垂直方向的振动为主.结论 环境振动水平随着距轨道中心线距离的增加逐渐衰减,提出的经验公式与实测的环境振动衰减规律符合程度较好,也可为相类似条件下的城市轨道交通地面运营线路沿线的振动水平提供可靠的预测.     

大型核电机组给水管道振动初探

以某1000MW大型核电机组在调试试运期间给水管道振动为例,分析讨论了影响给水管道系统振动的主要因素,提出了应对措施。     

转子动态过程弯扭耦合振动的仿真和实验

利用弯扭耦合振动微分方程,仿真研究了弯曲振动与扭转振动的相互影响。研究结 果表明,轴系上的不平衡使得弯曲振动和扭转振动之间产生耦合,导致轴系上发生扭转振动。 当轴系上发生扭矩冲击时,将发生频率为固有频率的扭转振动,弯振的振幅稍有增大。实验 研究证实了仿真研究的结果。仿真研究表明,当轴系转速在弯扭耦合区而没有发生弯扭耦合 时,扭矩冲击可能会导致转子发生较大的弯曲振动和扭转振动。     

某城市地铁振源系统参数影响预测

为了研究正在建设的某城市地铁振源系统,根据地铁拟采用的车型、块下胶垫和扣件等参数,建立车轨垂向耦合振动模型。计算车体、轮对和道床的垂向最大振动加速度,分析车体运行的平稳性及振源的减振效能。结果表明:该城市地铁拟采用的振源系统具有良好的减振效能;A型车车体运行平稳性优于B型车;低速时,参数的选取对振源系统的减振效能没有明显影响,随着车速的增加,减振效能呈降低趋势且不同参数间差距扩大,但当车速大于60 km/h时,减振效能趋于稳定;对减振效能的贡献,扣件最大,块下胶垫的阻尼其次,而A、B型车体和块下胶垫的刚度影响则不明显。     

叶片振动对转子-轴承系统动力学行为的影响

依据转子动力学理论，应用Lagrange方程建立了叶片与转子一轴承系统耦合振动的非线性动力学模型．为了分析叶片的惯性影响和系统的时变性，将叶片模化为单摆模型．利用一个线性变换将叶片振动方程中与转子耦合的一节径振动方程与其他叶片振动方程解耦，再利用周期变换将叶片和转子的耦合振动方程转化为常系数方程．采用Runge-Kutta数值方法求解系统的动力学方程，用分岔图、最大Lyapunov指数曲线、Poincar6映射图和频谱图等分析系统的稳定性．数值结果表明：叶片阻尼系数的变化对系统动力学行为有显著影响，在低转速时叶片振动可减小系统发生混沌的转速范围，在高转速时，叶片振动延迟概周期运动的出现．