圆柱涡诱导振动响应频率计算方法

结构涡诱导振动问题在工程中较为常见,有效的结构涡诱导振动响应动力学行为预测是工程设计和安全生产的基础.研究表明,位于锁定区内结构涡诱导振动响应频率依赖于结构、流动及振动的相关参数,但振幅却与决定响应频率的附加质量之间表现出较小的相关性.结合强迫振动实验得到的响应频率、振幅与附加质量的关系分布规律,给出了一种简单实用的圆柱结构涡诱导振动响应频率计算方法.该方法对小同流动与结构参数下响应频率的计算结果有较高的精度,同时其可较为方便地推广到三维结构响应频率计算.     

某石化公司聚合物框架振动实测与计算

某石化公司的多区循环反应装置框架在投产后上部结构受到明显振动.为保证结构与设备的安全性和正常使用,对结构的自振特性和振动响应进行了现场实测,实测加速度极值达277 mm/s2.采用逆向工程的方法构造出结构的振动激励源,将激励施加到结构上进行时程计算,所得振动响应与实测结果基本吻合.采用在上部适当位置增设交叉斜撑的方法,可提高结构的自振频率以避开激励频率带,减小结构的振动响应.经计算,南北向加速度幅值可减少76％,东西向加速度幅值减少28％,减振效果明显.     

塔机起升平面内的动态响应研究

对塔机在起升面面内的弹性振动系统提出了响应研究的动力模型，导出了模型中的各代换参数，由模型建立的振动方程不仅可获得解析表达的动态响应输出，并可推得适用于工程实际的简化计算式。     

钢桥交通振动计算方法与动力特性研究

针对正交异型钢面板的钢桥交通振动响应问题,提出一种新的计算方法.该方法对桥梁建立反映细部构造的板壳模型,以区别于以往的梁格模型;对车辆采用一种通用、简洁的有限元模型,可灵活地反映车辆体系;通过Newmark法求解桥梁与车辆的耦合振动方程.实例分析中对一座26 m简支钢桥的交通振动进行了数值模拟,结果表明：1）按板壳模型计算得到的挠度冲击系数与梁格模型的结果接近,应力冲击系数则略大;2）板壳模型反映的桥梁高阶振型对高频的速度响应计算结果有一定影响;3）三维车辆模型得到的桥梁振动冲击系数小于二维车辆模型;4）简支钢桥交通振动中挠度动力响应的卓越频率较低,主要与低阶振型相关,速度响应的卓越频率则延伸至较高的频段.     

圆柱的涡激振动估算

本文通过对流体力的分析修正了计算圆柱体涡激振动的相关模型,得到考虑流体阻尼力影响的共振响应解式;经数值计算得到一组圆柱形简单梁的共振响应图线族.按照文中给出的方法步骤,应用该图线族可以比较方便地确定出弹性圆柱体的共振响应峰值.     

均匀平面剪切流作用下圆柱体的涡激振动

对二维平面均匀剪切流作用下,弹性支撑圆柱体在横向和流向运动的涡激振动进行了数值模拟．数值计算实现了雷诺数在[2000,5000]内,圆柱体在不同剪切率[0．01,0．05]条件下的涡激振动．圆柱体的横向振幅、运动轨迹、振动频率和升力系数及位移时历曲线的计算结果表明,对于不同的雷诺数,存在剪切率的“锁定区间”．雷诺数较小时,剪切率的锁定区间较小,随着雷诺数的增加,剪切率的锁定区间增大．在剪切率的锁定区间内,横向振幅增大,脱离剪切率锁定区问后,横向振幅迅速下降．计算结果发现圆柱体的运动轨迹可以完全不同于普遍认可的“8”形轨迹,在剪切率锁定区间内圆柱体运动轨迹似“小雨点”的外形,这是在平面横向剪切流条件下得到的圆柱体运动的新轨迹．     

低雷诺数中等间距串列双方柱涡激振动的数值模拟

为研究典型间距比串列双方柱的涡激振动特性及其耦合机制,对雷诺数为150、柱心间距比分别为2.0和4.0的串列双方柱涡激振动进行了数值模拟,探讨了方柱振动响应随来流折减速度的变化规律,以及周围流场的流态与其演变过程,重点分析了下游方柱的能量输入机制.两方柱在不同柱心间距比下均以横流向振动为主,柱心间距比为2.0时,均在双涡脱流态内发生“弱锁定”（即方柱在振动锁定区的振动频率锁定值远小于1.0）,其横流向最大振幅皆出现在振动锁定区内且上游方柱振幅较大;在振动锁定区内,上游方柱平均阻力系数的激增导致平均柱心间距急剧减小,扰乱了下游方柱的气动升力对振动的能量输入,导致其尾流中的旋涡极不稳定.柱心间距比为4.0时,仅下游方柱在剪切层再附流态内发生“锁定”,两方柱的横流向最大振幅均出现在振动锁定区外,但上游方柱振幅远小于下游方柱,这是由于两方柱脱落的旋涡相互融合,使得气动升力对下游方柱的能量输入增强,横流向振幅和旋涡的横流向间距随之增大,造成下游方柱的尾流模态为双涡脱流态内的平行涡街模态.此外,下游方柱的横流向振幅在剪切层再附流态内也会出现较明显的极值,其对应的尾流模态均为剪切层再附流态内的平行涡街模态.     

高速三体船总振动计算方法研究

高速三体船是一种在商业和军事都具有广泛应用前景的特殊船型,结构振动性能是其研发的重要指标之一。相对于单体船此种船型的振动特点比较复杂,目前没有简化的计算公式对其振动性能做出可靠评价,因而研究高速三体船型的总体振动计算方法显得极其重要。首先采用有限元法建立三体船的三维有限元模型,采用不同于刘易斯法的源汇分布法计算附连水质量,然后对三体船总振动固有频率和振动响应进行计算分析,最后结合相应的振动标准,对其振动程度做出准确的评价,从而总结出一套计算三体船振动的可靠方法。     

基于RANS的圆柱风致涡激振动的CFD数值模拟

采用基于RANS方法的SST湍流模型对圆柱涡致振动进行了数值模拟.2D模型建立和网格划分通过专业前处理软件ICEM-CFD实现.保持圆柱的频率不变,通过改变风速来研究圆柱涡致振动的特性.研究结果表明,当约减风速处于4.9—5.1时可以观测到锁定现象,圆柱位移峰值出现在约减风速等于5.023.而且在非锁定区域圆柱的位移反应中可以观察到“拍”的现象.将计算与试验得到的锁定区域进行比较,得到二者结果接近;同时将计算得到的圆柱振动幅值与经验公式和实验数据进行比较,得到了比较满意的结果.     

一种结构振动响应再分析方法

利用初始振动响应分析结果,研究了在谐波或周期激振力作用下结构振动响应再分析方法,该方法以机械阻抗法为基础,采用矩阵级数展开形式建立了结构设计参数变化后的振动响应再分析方法。算例表明该方法具有较好的计算效率和精度。     

上海东方体育中心综合体育馆屋盖结构风振分析

在屋盖同步风洞试验测量的基础上,采用CQC法对上海东方体育中心综合体育馆大跨屋盖进行了较为准确的空间风振分析。分析了多个复杂空间振型对有代表性节点的动位移根方差的影响,得到本体育馆的最大参振振型为30阶;考虑了两种荷载组合工况,比较了工况1、工况2和自重作用下屋盖结构的节点位移和基底反力,工况1作用下的节点位移和基底反力最大,工况2作用下的相应结果最小;最后给出了5个不利风向下的位移风振系数,可供参考。     

新型扭转振动工具动力学模型与降黏特性

在油气开采过程中，随着钻井深度的增加，岩石硬度加大，井下摩擦阻力较大，钻柱系统易发生粘滑振动，这将导致部件过早发生故障，钻井作业效率低下，因此对于粘滑控制技术的研究具有重要意义。结合钻井过程中的实际工况，提出了一种新型扭转振动工具，建立了基于该工具的钻柱系统扭转振动模型以及非线性动力学模型，分别进行了算例分析与实验测试以研究工具的降粘效果。算例分析时采用控制变量法，首先在给定转盘转速、钻压的情况下，对比分析了有/无工具时的钻柱系统各部件角速度，然后在相同钻压、不同转盘转速和相同转盘转速、不同钻压的情况下，分别对钻柱系统中有/无工具时的钻头角速度进行了求解；在实验过程中，对同一口井进行了有/无工具的测试，并结合未使用该工具的相邻井录井数据，分析了该工具的降粘效果。研究结果表明：在相同工况条件下，使用该扭转振动工具，可明显消除或抑制粘滑振动，同时，适当增大转盘转速，适当降低钻压可在一定程度上抑制钻柱的粘滑振动；在误差允许范围内，理论计算结果与测试结果相符合，验证了理论模型、求解方法以及算例分析的正确性。所提出的新型扭转振动工具、建立的动力学模型与研究结果对于减少粘滑振动、提高破岩效率具有重要参考意义。     

考虑粘结刚度时夹层板的振动频率

对简支边界条件下以正交铺设层板为面板的复合材料夹层板的横向振动进行了求解，在求解中包括了面板的耦合刚度和面板与夹芯间的粘结刚度．计算结果表明，当粘结刚度超过某一值时，可以认为面板与夹芯粘结完好，但当小于这个值时，粘结刚度对自振频率会产生很大的影响，影响程度与面板铺层、夹芯性质、板的长宽比及振动模态有关．作为一个特例，对正交铺设层板中间一个层间界面存在滑移时其振动频率的变化进行了讨论．     

轧机主传动齿轮箱振动原因分析与判断

某型钢万能轧机齿轮箱是生产线的关键设备,在一次设备正常巡检时发现该轧机主传动齿轮箱振动异常.为查找齿轮箱振动的原因,利用现代振动测试手段对齿轮箱的轴承座的振动进行测量.在测试的基础上,利用故障排除法诊断出齿轮箱故障是由于齿轮箱之外其他故障引起.本齿轮箱振动故障诊断拓展了齿轮箱故障诊断方法,对其他齿轮箱振动故障诊断有所启发.     

具有顶层吸振器的相邻结构优化刚度计算

本文应用优化理论,导出了地基和上部结构共同工作状态下结构的层间优化刚度的公式,研究了两相邻框架结构的顶层所设吸振器对层间刚度的影响。     

双轴椭圆钻井振动筛系统动力学分析

由于兼有圆振动筛和直线振动筛的优点，椭圆振动筛在钻井液固相控制领域中引起了广泛关注。根据动力学原理探讨了椭圆振动筛椭圆运动轨迹的形成及其影响因素，分析了附加扭矩对筛箱运动的影响。指出合理选择筛箱结构参数可以减小附加扭矩，并利用椭圆长轴方向角的改变，实现理想的筛分效果。     

多跨覆冰输电线路脱冰振动分析

多跨输电导线系统包含绝缘子、导地线等部分,在脱冰和风荷载作用下的机制和现象均与单跨不同。本文基于大型通用有限元软件ANSYS,建立了多跨覆冰输电线路的振动分析模型。对多跨覆冰输电线路的振动分析表明,从一跨增加到五跨,脱冰跨的跨中位移跳跃幅值随着跨数的增加而增加。耐直耐工况中耐张绝缘子的轴力幅值最大,但是脱冰后的绝缘子轴力也是随跨度增大而变大。悬垂绝缘子的轴力幅值随跨度增加而减小,但是脱冰后的轴力随跨度增大而增大。脱冰跨导线的张力也是在耐直耐工况中幅值最大,然而耐直直直直耐工况中脱冰后最大。边跨导线张力随跨数增加而降低。     

阻尼振动系统本征矩阵存在二次初等因子的判断问题

本文考虑阻尼振动系统本征值的代数重与其对应的几何重不等诸情况中最简单的一种、即存在二次初等因子的情况,导得了必要条件,并讨论了满足必要条件的一些特殊情况的物理意义.此必要条件易于应用,证明方法可推广应用到存在高次初等因子的情况.     

弹簧振子非线性振动分析及应用

利用积分法分析了弹簧振子非线性振动的周期、频率、振幅等力学特征值,在稳态的情况下计算了对称非线性振动的杜芳方程的频率特性,并通过逐步积分法分析了框架结构在冲击载荷作用下的弹塑性振动。数值算例说明了弹簧振子模型对求解非线性振动的实效性。     

用缩约法分析空间刚架的固有振动

为了弄清空间刚架楼板平面内刚度对结构动力特性的影响,本文采用质量缩约模型对不同层数空间刚架的动力特性进行了分析。在相同层数的情况下,分别计算了长、短轴两个方向的固有振动,而在每个方向又作了各种类型的缩约计算,其结果可作为用模态法计算空间刚架动力响应时的参考。