柱-环梁法对料仓框架结构地震响应研究

为研究料仓-框架及其等效模型在地震作用下的动力响应,拟结合某石化公司脱气及储存料仓-框架结构项目,将料仓按刚度等效原则,简化为柱-环梁结构.通过改变柱环梁截面尺寸及环梁道数,建立料仓-框架结构与柱环梁-框架结构的有限元模型,进行对比分析,并选取合理的柱环梁-框架模型对原结构进行模拟.在此基础上,进而确定了刚度等效增大系...     

轻轨列车和地震作用下公轨两用桥的动力响应分析

针对跨座式单轨列车过桥时行车的舒适性、安全性及桥梁结构完整性问题,本文以重庆菜园坝公轨两用桥为例,分析了轻轨列车和地震作用下公轨两用桥的动力响应,建立了桥梁结构的三维模型,并将轻轨列车荷载进行了适当的简化,通过特征值分析获得了桥梁结构的模态及频率,分别考虑了地震和移动荷载单独作用下桥梁结构的动力响应,并考虑了两种作用同时存在时桥梁结构的动力响应。分析结果表明,轻轨列车荷载对桥梁结构局部性能影响比较大;车速的提升对桥梁结构的振动影响并不显著;地震作用与移动荷载单独作用下引起桥梁结构的振动存在耦合。该研究对地震作用下公轨两用桥的运营安全及设计具有现实指导价值。     

弯曲型结构简化动力模型分析及TMD减振设计

采用等效刚度参数识别法对某高层建筑主体结构进行模型简化。对比了简化模型和ETABS原模型的动力特性和包括地震作用的多种激励下的结构响应。为了说明在高层建筑结构动力分析中使用正确模型的重要性,对剪切型模型和弯曲型模型的固有频率和振型进行了对比分析。以弯曲型模型和剪切型模型为基础,进行了调谐质量阻尼器(简称TMD)减振设计,将所得TMD附加于弯曲型主体结构,并对比结构的位移响应。结果表明,剪切型结构和弯曲型结构的动力响应存在较大差异,而弯曲型简化模型能准确地代表原模型,故不建议或者应谨慎使用剪切型模型对高层建筑结构进行减振装置设计。     

桅杆结构动态荷载识别研究

运用基于模态分析法的动态荷载时域识别方法,在桅杆结构简化计算模型的基础上进行了作用在桅杆结构上的动态荷载识别的研究,同时利用在模拟风荷载下桅杆结构简化模型节点层的风振响应识别了作用在结构上的脉动风荷载.结果表明,反向识别的风荷载与正向动力分析时所采用的模拟风荷载基本一致,该荷载识别方法具有很好的识别精度.     

基于风洞试验的高层建筑风致响应和 等效风荷载计算

针对复杂体型和有气动干扰情况下高层建筑的风致响应和设计风荷载问题,提出一种基于风洞试验的计算方法,利用同步测压的风洞试验数据获得高层建筑的风压测层合力,基于简化层模型,在频域内给出该高层建筑风致响应和对应于各种响应等效风荷载的计算方法,并将该方法应用于某高层实例.分析表明：位移响应以第1阶模态贡献为主,加速度响应的前几阶模态均有贡献;采用频域和时域方法获得的位移和加速度响应吻合较好;本实例中基于顶部位移、底部剪力和底部弯矩的等效风荷载结果非常接近;等效风荷载的累加值可用来判断最不利风向角.     

考虑三维地震动作用下振动台试验隔震层简化

基于等效原则、相似理论,考虑三维地震动作用下振动台试验中原型结构隔震层的简化,并对模型结构隔震层进行系统研究。针对不同高宽比隔震结构,提出完全等效简化方法和部分等效简化方法,包括隔震垫等效、模型支座参数及坐标确定、相似关系确定等。利用不同高宽比隔震结构振动台试验,结合有限元数值模拟,进行方法验证。理论推导与数值模拟证明简化方法具有良好的准确性,且在误差允许范围内,简化后的隔震层所获得的加速度、速度、位移等动力特性与简化前相同,可以用于振动台试验模型设计。     

一种新型结构体系在随机激励下的控制参数特性研究

以(日本)东京市政厅(传统普通巨型框架结构)为原型,在此结构基础上设计了相应的巨-子型有控结构体系PMSCSS(Passive Mega-Sub Controlled Structural System),对其在随机脉动风荷载激励和随机平稳及非平稳地震激励下的控制效果分别进行了对比计算研究,并讨论了相对结构参数,如主子结构质量比、主子结构刚度比对PMSCSS位移及加速度响应控制效果的影响。研究结果表明,与传统普通巨型框架结构体系相比,PMSCSS在随机脉动风荷载激励下主结构的位移响应控制率可达61.5%~67%,子结构位移响应控制率可达53.9%~58.4%,子结构加速度响应控制率可达45.2%~57.5%;在随机地震荷载激励下主、子结构的位移响应控制率分别可达70%和34%,其相应的加速度控制率为50%和56%,以上数据充分说明了PMSCSS在控制位移、加速度响应方面具有显著效果。     

雷暴冲击风作用下风力发电机动力响应参数

为了研究移动雷暴冲击风的时域特征及其作用下风力发电机动力响应参数的特点,利用谐波叠加法模拟得到移动雷暴冲击风的风速时程;建立考虑叶片和塔筒耦合作用的风机结构有限元模型,得到沿塔筒高度方向加速度、位移、截面应力、剪力的响应分布规律;考虑风机停机状态下不同叶片的停摆角度,进一步分析叶片及塔筒的加速度、位移响应;考虑不同风向角对风机影响,分析动力响应的频域特性,给出振型参与系数、塔顶位移及加速度和塔底弯矩的幅值随频率的变化规律。研究表明,移动雷暴冲击风的风速时程包括2个明显的波峰(0～T/3、T/3～T/2),不同叶片停摆角下位移响应峰值的变化与所在位置高度密切相关,雷暴冲击风荷载频率和一阶主频(0.230 Hz左右)对结构位移和截面弯矩幅值影响明显。     

轨道结构动力响应Newmark方法时间积分步长的确定

为了明确轨道结构动力响应计算中Newmark方法时间积分步长的确定依据,采用双层离散点支承轨道结构模型解析求解不同移动速度点荷载作用下的轨枕动反力频谱,进而采用模态叠加法和Newmark方法求解不同时间积分步长下上述双层轨道结构的位移和加速度响应,并与高精度的四阶Runge-Kutta方法计算结果对比.结果表明,不同荷载移动速度下的时间积分步长均应满足Nyquist采样定理,且采样定理中的频带宽度应至少包括由离散支承参数激励引起的轨枕动反力频谱的前二阶谷值.作为算例,根据上述采样定理确定的时间积分步长,采用Newmark方法计算了移动列车轴荷载作用下三层离散点支承轨道的枕木及道砟加速度响应.     

基于渐近均匀化理论的加筋土路基在交通荷载作用下的动力响应分析

通过渐近均匀化方法将加筋土路基等效成单一弹性参数的材料,再利用An-sys建立加筋土路基的三维有限元模型.用移动恒载来模拟交通荷载,研究加筋土路基在该荷载作用下的动力响应.具体研究了不同代表测点的等效Mises应力、竖向位移、竖向加速度的时程曲线变化规律,以及随着单轮轮载值、行车速度、距路基表面深度改变而变化的规律.     

高层建筑抗风动力可靠性分析

本文提出并推导了全方位风荷载作用下高层建筑动力可靠性分析方法及相应的简化计算公式。文中用一定保证率的结构风振随机响应取代了Davenport抗风可靠性分析方法中的结构风振确定性响应,并由此给出动力可靠度计算公式及其简化形式,提高了可靠性分析的准确性。该方法不但可以分析高层建筑的安全度,也可以分析高层建筑的舒适度。     

巨型望远镜FAST 30m模型结构传感器优化布置

为了有效监测结构,研究巨型望远镜(FAST,Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope)30m模型结构——整体索网结构的传感器优化布置方法.FAST 30m索网结构监测内容包括环境荷载和结构响应,其中索应力、变位节点位移、结构振动是主要监测物理量.索应力监测传感器主要按照"热点应力"原则布设,综合考虑各照射源方向反射面变位后"热点应力"位置、按实际周围环境数值模拟各风向作用下风荷载计算的最大峰值响应位置以及球面基准态时索应力变化对结构整体刚度影响较大的位置;为使主动反射面精确定位,所有变位节点粘贴光学靶标,采用激光全站仪自动同步扫描其坐标以推算径向位移和切向位移;结构振动以风荷作用下主要参与振动模态为目标模态,基于有效独立法进行测点优化.     

基于MPA的单向偏心结构性态评估方法

为研究水平单向偏心结构的性态评估问题,在对偏心结构模态分析的基础上,建立了等效二自由度(EDDOF)简化模型,并用其计算包含平扭耦联效应的单向非对称结构地震反应.通过弹性反应分析,验证了EDDOF模型的正确性.将MPA方法用于单向偏心结构,提出了基于MPA的单向偏心结构性态评估方法.通过一个偏心钢框架结构算例验证了方法的正确性.结果表明:简化模型结合MPA方法,可以精确地描述单向非对称结构的弹性地震反应,对非弹性反应的计算精度也很好,且计算效率较高.     

国家体育场多目标等效静风荷载

针对大跨结构的风振响应特点,研究多目标等效静风荷载的分析方法,并采用该方法对国家体育场等效静风荷载进行了研究。该等效静风荷载分析方法的基本过程是：根据结构风振响应特性,选择风荷载的主要本征模态和结构主导振型惯性力作为构造多目标等效静风荷载的基本向量,根据最小二乘法,得到基本向量的最优组合系数,从而得到针对多个等效目标的等效静风荷载。国家体育场的分析结果表明：在所有风向下的风振响应中,背景响应远大于共振响应,其中0°风向和270°风向对结构最为不利;在针对多等效目标的等效静风荷栽作用下,所有关键位置的节点位移响应和支座反力都与实际动力响应极值吻合较好。     

谐和激励下的连续体结构拓扑优化

在ESO方法的基础上研究了谐和激励下连续体结构的拓扑优化问题。利用模态截断的方法和一些近似手段建立了结构的动响应表达式，并依此提出了结构优化设计评价的性能指标。采用一定的优化准则和进化优化步骤完成优化过程。算例结果表明了所提方法的有效性和合理性。     

随机激励下随机参数超空泡结构的动力可靠度

针对具有随机参数的超空泡结构在随机激励下的动力可靠性问题,使用八节点超参数壳单元对超空泡航行体建模,将超空泡尾部受到的冲击载荷及滑行力简化成2个存在某一相位差的平稳随机过程,利用虚拟激励法将双随机问题精确地转化为单随机问题.应用Newmark法结合虚拟激励摄动法计算出随机结构的应力响应,进而求出随机参数超空泡结构动力可靠性所需的全部数字特征.由首次超越破坏准则的动力可靠度公式,求出随机参数超空泡结构动力可靠度的均值和方差的计算公式,解决了具有随机参数超空泡结构的动力可靠性问题.通过算例与Monte Carlo方法结果的比较,验证文中方法的可行性和有效性.     

多高层隔震结构等效简化模型动力响应分析

结合现有多高层隔震结构等效模型的研究基础,提出了多高层隔震结构等效模型的动力响应分析方法,使结构响应解析解具备明确的物理与工程意义。针对多层隔震结构等效简化后的两自由度模型,其运动方程的求解若采用实际工程中应用广泛的强振型解耦法将产生较大误差,采用Kelly法解耦求解可使求解结果精度大大提高。针对高层隔震结构等效简化后的三自由度模型,先采用强振型解耦法解耦,分析强振型解耦法求解的误差,对结果进行修正,即采用提升强振型解耦精度的方法求解同样可使求解精度大大提高。同时,用标准2阶振子的位移和速度表示非经典阻尼隔震结构的位移响应,使得现有基于经典结构的抗震设计方法可推广应用于具有非经典阻尼特性的隔震结构。结合两个算例,分别将多层和高层原结构简化为两自由度和三自由度模型,通过对原结构和等效简化模型对比求解验证了等效简化模型的有效性,且所提的针对非经典阻尼隔震结构的近似解耦求解方法是简单有效的,从而使得对于隔震结构的动力响应分析更加完备。     

MW级风力发电机轮毂强度分析

轮毂是风力发电机中连接主轴和叶片的关键部件,承担抵抗风载、传递转矩的作用,对轮毂进行精确的强度分析尤为重要.采用联合分析的方法,利用BLADE风机分析软件和ANSYS有限元分析软件对SUT 1000型风机轮毂进行了强度计算,依据IEC风况标准得到了轮毂极限载荷,采用了MPC多点约束单元技术对结构作了等效简化处理,对连接螺栓进行了强度校核.分析结果表明：该轮毂及螺栓满足设计要求,经样机运行验证,该方法能够准确地反映轮毂受力情况,与理论估算相比具有计算精确、轮毂结构布局合理、重量轻等优点.