对称与非对称塔架风载扭转力矩分析

转矩在塔架中引起扭转变形,电视、通信塔等要求方向性的塔架应对扭转变形进行控制.三角形塔架和四边形塔架是非对称及对称截面塔架的主要形式,风载在这两种塔架中产生的转矩是不同的.通过在塔架计算模型中建立"顺风坐标系"的方法简化了杆件风载力及对塔架形心轴转矩的计算(3维降为2维),由此考查了塔架一个层段的受风行为.分析表明四边形塔架诸杆件对形心轴转矩之和为零.以测取的风矢量样本为载荷对两种塔架的受风行为进行了计算,表明在三角形塔架中有转矩产生,该转矩随风况变化,而四边形塔架转矩值很小(10-3～10-4kN·m),与塔层空间及风况无关.     

减小三角形塔架风载扭振的设计方法

三角形塔架具有风阻小、自重轻、节省材料等优点,但其截面相对大多数风向不对称,因此当风向变化剧烈时,在结构上有垂直扭矩产生,使结构发生扭转变形与振动.分析了垂直扭矩的构成,认为是各杆件风载力对塔架垂轴力矩的迭加,按此分解得到各杆件力矩表达式并计算了它们在结构总垂直扭矩中的比率.结果表明,一般情况下塔柱力矩很小而横杆力矩很大.因此提出减小三角形塔架垂直扭振的设计措施应为,采用大直径塔柱与小直径腹杆匹配;增大塔节长度减少腹杆数目;在塔柱可视为连续且横向刚度足够时,可采用无维系横杆设计.     

减小三角形塔架风载扭振的设计方法

三角形塔架具有风阻小、自重轻、节省材料等优点,但其截面相对大多数风向不对称,因此当风向变化剧烈时,在结构上有垂直扭矩产生,使结构发生扭转变形与振动。分析了垂直扭矩的构成的认为是各杆件风载力对塔架垂轴力矩的迭加,按此分解得到各杆件力矩表达式关并计算了它们在结构总垂直扭矩中的比率。结果表明,一般情况下塔柱力矩很小而横杆力矩很大。因此提出减小三解形塔架垂直扭振的设计措施应为,采用大直径塔柱与小直径腹杆匹配;增大塔节长度减少腹杆数目;在塔柱可视为连续且横向刚度足够时,可采用无维系横杆设计。     

三角形钢管塔架风载扭振分析

三角形钢管塔架是小型塔架的优选结构型式 ,但存在易产生风载扭振的缺点。通过建立与风向同相位活动坐标系的方法 ,实现了对任意风向下结构风载的分析与计算 ,给出了该塔架风载扭矩的表达式。计算表明 ,以风向变化 6 0°为周期 ,该扭矩在正、负最大值间波动。扭矩的这种变化即是塔架产生扭转振动的原因。阵风风向的急剧变化可能导致塔架发生扭转共振。作为防范结构损坏的基本措施 ,要求塔架节点可靠连接     

三角形钢管塔架风载扭振分析

三角形钢管塔架是小型塔架的优选结构型式,但存在易产生风载扭振的缺点.通过建立与风向同相位活动坐标系的方法,实现了对任意风向下结构风载的分析与计算,给出了该塔架风载扭矩的表达式.计算表明,以风向变化60°为周期,该扭矩在正、负最大值间波动.扭矩的这种变化即是塔架产生扭转振动的原因.阵风风向的急剧变化可能导致塔架发生扭转共振.作为防范结构损坏的基本措施,要求塔架节点可靠连接.     

对称双肢井塔壁板内力分析

本文将对称双肢井塔壁板筒化为对称多层单跨带刚域框架,探讨该类壁板手算求解的实用方法。从转角位移方程出发,导出了带刚域杆件形常数、修正形常数及修正载常数的计算公式。在两个工程算例中,分别将力矩分配法、无剪力分配法运用于对称多层单跨带刚域框架,在无剪力分配中引用了集体分配法。算例表明,本文方法是可行的。     

输电塔扭转响应和扭转等效风荷载的计算方法

针对输电塔的扭转效应,提出顺线路方向扭转响应和扭转等效风荷载的理论计算方法,分析扭转模态和相干函数对扭转响应的影响,进行气弹模型风洞试验以验证计算结果的准确性,给出同时考虑扭转与平动的风振系数计算公式. 结果表明：所提出顺线路方向扭转响应计算方法与风洞试验结果非常接近,计算方法的准确性得以验证;扭转响应计算中应同时考虑水平向与竖直向的相干函数;顺横担方向来流时的扭转响应理论计算结果小于风洞试验值,原因是此时杆件间的遮挡效应产生特征湍流;塔身的扭转放大系数可忽略,横担的扭转放大系数不可忽略,最大值为1.1.     

风吸力作用下仅考虑扭转约束的Z形和C形檩条弹性弯扭屈曲

采用开口薄壁构件理论,在忽略屋面板对檩条侧向约束的条件下,根据上翼缘受扭转约束简支檩条的线性总势能方程,应用变分法推导无支撑Z形和C形檩条在风吸力作用下的扭转角及位移表达式.考虑屈曲前应力在檩条弯扭屈曲变形过程中产生的非线性应变能,根据其弯扭总势能方程,采用势能驻值原理推导无支撑Z形和C形檩条的临界弯矩表达式.扭转角、位移和临界弯矩表达式与采用ANSYS板壳单元建模的计算结果对比,吻合较好,表明理论公式精度较高,可用于工程设计.     

沿海强风区连体高层建筑风致响应研究

开展了强风作用下连体高层建筑风致动力响应的研究。以东南沿海地区某实际高层连体建筑为实际工程背景,建立了塔-廊体系有限元模型。采用子空间迭代法分析了塔-廊体系自振频率及振型特点,采用CFD方法进行了该连体结构的风荷载模拟,并在此基础上进行了塔-廊体系风致响应分析。结果表明：塔楼峰值响应随楼层高度增加而逐渐增大。由于塔楼结构存在一定程度的扭转响应,水平方向上各层不同位置的节点峰值响应存在一定差异。     

不对称带束层11.00R20全钢载重子午线轮胎有限元分析

借助ABAQUS有限元软件,建立一个带束层不对称的轮胎结构有限元分析模型,考虑了轮胎变形的几何非线性、轮胎与地面和轮胎与轮辋的大变形非线性接触,轮胎材料的非均匀性、橡胶材料的不可压缩性和物理非线性及橡胶基复合材料的各向异性。通过有限元分析,得到了带束层不对称的子午线轮胎在充气压力下的变形和应力分布情况,带束层和胎体帘线的受力状况和分布特征,并对计算结果进行了分析,以期验证二维模型,为轮胎设计提供参考。     

不同地貌条件下对自然风高频湍流分量的观测

风力在速度与方向上的不稳定性可引发结构的振动并可导致损坏。由于气象资料取值周期较长而结构自振周期一般在秒的数量级，因此现有描述风不稳定性的数据常不符合结构动力分析的需要。本文观测记录了滨海、高山及城郊等不同地貌测点其风速、风向同时逐秒的变化。数据显示滨海测点风较稳定，高山测点在不同风向下所测风皆有一定程度不稳定性，而城郊测点风不稳定性较大。因此认为对于在不利地形条件下工作的结构应进行必要的风动力分析。     

西北工业大学直流式低湍流度风洞设计中的几个关键问题

本文主要阐述西北工业大学直流式低湍流度风洞设计中的几个关键问题,如大收缩比、多层网、低噪声风扇以及抑制风扇噪声上传的一些措施.这座风洞的最低湍流度为0.01％～0.02％.这一湍流度已达到了国际上回流式低湍流度风洞的最高水平.通常直流式风洞由于进气及环境噪声的影响较回流式风洞为大,且风扇噪声的影响亦较大,故其湍流度常较回流式风洞大.西北工业大学的直流式低湍流度风洞由于在设计中对于降湍、减噪作了综合处理,故其湍流度达到了回流式风洞的最高水平.本文主要阐述西工大低湍流度风洞设计中的几个关键问题.     

绵阳南郊机场航站大楼风压分布研究

以兴建于四川省绵阳市的南郊机场航站大楼为对象,在中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所的4.0 m×2.2 m×15.0 m风洞的工业试验段中,利用几何缩尺比为1:100的刚体模型,系统地研究了该建筑外表面平均风压分布和脉动风压分布特性,给出了可用于设计的风载荷值,以确保大楼特别是上部悬臂屋顶在100年重现期风速下的安全性与稳定性.     

风剪切对风力机设计的无关性分析

根据指数律的风速分布函数,对风轮扫掠面积上的实际风功率与以风轮中心风速为设计风速产生的风功率的差值做精确计算,得到了风功率的增量。在四类廓线指数、七种塔架高度情况下,利用数值积分方式计算得到的结果表明,采用风轮中心风速做为单一的设计风速是切实可行的,风剪切对于风力机的气动设计基本无关。     

风力机风轮设计中风速的处理

风力发电是风能利用的最好形式.随着单机容量的不断增大，风力机的整体尺寸也越来越大，包括塔架高度.一般情况下，无穷远来流风速随高度的增加而逐渐增大.所以在设计大功率水平轴风力机风轮时，风轮设计者是否要考虑无穷远来流风速在铅垂高度等于直径的范围内的速度梯度将是一个值得注意的问题.为准确计算风轮的气动特性，就必须针对这一速度变化范围用合理的方法给定设计风速.分析并证明了用风轮中心处的速度作为设计风速是相当合理的.     

复杂体型高层建筑表面风压分布及风荷载特性试验

以成都某复杂体型超高层建筑为研究对象,在大气边界层风洞中对其进行了单体建筑刚性模型测压试验,对模型表面风压的分布规律进行了讨论;利用随机振动理论在频域内计算了基础等效静力风荷载和结构顶部加速度响应,并将风荷载试验结果与中、日两国最新规范的计算结果进行对比分析。结果表明：复杂体型高层建筑表面风压的分布规律与常规截面高层建筑基本保持一致,但是受到建筑体型的影响,个别立面的风压分布会出现与中国规范规定值完全相反的结论;同时,在局部区域会出现比规范值偏大的结果,由风洞试验结果计算得到的顺风向基底剪力和弯矩均大于中、日两国规范的计算结果,且日本规范的计算结果要大于中国规范的计算结果。所得结论可为类似工程提供参考。     

行列式布局建筑群风环境的试验及优化设计

为了研究如何通过选择合理的布局方式来改善建筑群内的风环境,设计并进行了一系列的风洞试验,对整个建筑群的流场进行了测试以获得整体的风环境状况.通过研究风速比和布局参数、风向角的关系给出了便于设计应用的风速比等值线图.引入了行列式建筑群的无量纲布局参数的定义,以便于研究成果的应用;提出了最小化最大风速比和最小化非期望区域面积的两种优化设计理念,并应用这两种优化理念确定了小区的合理布局参数,改善了风环境.     

大跨度光伏跟踪支架结构风振响应特性研究

为研究大跨度光伏跟踪支架的风振响应特性,以某平单轴跟踪式光伏支架为研究对象,分析其动力学特性,采用谐波叠加法模拟脉动风速时程,通过时程分析方法对支架进行风振响应研究并考察平均风速、光伏板倾角以及风向角对光伏跟踪支架结构风振响应的影响。研究结果表明:光伏跟踪支架自振频率较低且分布集中;所有支撑组件中,檩条风致位移响应最大,主梁和立柱位移响应较小;檩条顺风向长度上位移响应具有不对称性,主梁横风向长度上位移响应与自身结构对称性一致;结构风致位移响应随着平均风速、光伏板倾角、风向角的增大而增大;负向风荷载作用下,光伏跟踪支架风振响应更剧烈,光伏板倾角从25°增大到35°时,支架的刚度会迅速降低,横向脉动风对主梁和立柱的位移响应影响很大。     

某体育会展中心大跨屋盖系统风荷载试验

介绍了某体育会展中心会展馆和体育场的大跨屋盖系统模型风洞试验的概况和主要试验结果,分析了挑篷上平均风压和脉动风压的分布,讨论了脉动风压对总设计风荷载的贡献,并对比了计算围护结构风荷载的规范方法和统计方法;结果表明,正面迎风时,体育会展馆和体育场屋盖边缘的平均风压和脉动风压系数均较大,采用规范方法算得的会展馆围护结构风荷载大部分小于采用统计方法算得的数值,而用规范方法算得的体育场围护结构风荷载均小于用统计方法算得的结果。     

风力机风轮设计中计算风速影响的两种新形式

根据指数律的风速分布函数，在两种坐标系中采用不同的数学处理形式，对风轮扫掠面积上的风功率做精确计算，并与以风轮中心风速为设计风速产生的风功率做对比。定量分析结果证实采用风轮中心处的风速做为单一的设计风速具有很好的合理性，非均匀的风速切面对于风力机的气动设计基本无影响。