FAST 30m模型健康监测系统

为了有效地评定结构安全性和使用性,研究并设计了大射电望远镜FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)30 m缩尺模型结构健康监测系统.针对FAST30 m模型结构特性,确定健康监测系统的组成、功能和监测内容;依据适用条件、性价比等对传感器优化选型,计算结构"热点应力"位置并采用概率灵敏度分析方法计算应力变化对结构刚度影响最大位置,以此优化应力传感器测点位置,采用有效独立方法优化计算加速度传感器测点位置;提出了FAST30 m模型结构的安全评定及预警方法;综合运用Matlab、Ansys和Labview等软件设计了健康监测系统.FAST30 m模型健康监测系统能协调运行,并应用于FAST30 m模型索网结构张拉成形施工过程中,实现了预期设计功能.     

FAST反射面单元在索网变位中的碰撞分析

500 m口径球面射电望远镜采用柔性索网作为反射面支撑结构,反射面单元通过专用机构与索网连接,促动器连接下拉索控制索网,实现主动变位。在变位中,反射面单元要自适应于索网的各种变化,同时避免发生碰撞。为了给变位整体运行提供冗余保障,得出反射面单元碰撞分析基本机理及准则,基于索网与反射面单元的结构关系,将反射面单元的碰撞分析转化为对应主索单元的应力分析。通过设定条件下主索单元应力计算方法,对相关反射面单元碰撞问题进行分析。提出了正常变位情况下判别反射面单元碰撞的基本准则。通过计算变位后主索应力变化,提出分析判断正常变位反射面单元碰撞的方法,并提供了分析算例与结果。一定程度初步说明了正常变位条件下索网及反射面变位的合理性。     

FAST主索网结构基于APDL的建模应用

FAST为我国首个500m口径的天文射电望远镜,能够利用反射面主索网的主动变位来进行天文观测。其中主索网结构属于大跨度的柔性支承结构,主索网的模型建立对其结构受力分析有较大的影响。对ANSYS参数化语言作了简要介绍,并通过对FAST主索网结构进行分析,利用ANSYS软件,运用参数化设计方法对500 m口径天文射电望远镜主索网结构进行建模,并进行优化设计。     

巨型望远镜(FAST)反射面结构健康监测系统

为了保证结构安全性和实用性,研究并设计了500 m口径球冠状射电望远镜FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)反射面结构健康监测系统.针对其结构特点以及反射面特殊的主动变位工作状态,提出系统总体设计方案,研究了传感器与数据采集子系统,对传感器进行选型和测点优化布置,优化配置数据采集硬件系统并运用LabVIEW开发了专用数据采集软件系统;开发了数据管理子系统,采用SQL Server建立中心数据库,采用Delphi设计了数据管理操作界面;以Delphi为核心程序建立系统集成平台;提出了有效、适用的结构安全评定和预警方法.大部分系统功能已在FAST 30 m缩尺模型结构试验中成功应用.     

巨型望远镜(FAST)反射面结构健康监测系统

为了保证结构安全性和实用性,研究并设计了500 m口径球冠状射电望远镜FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)反射面结构健康监测系统.针对其结构特点以及反射面特殊的主动变位工作状态,提出系统总体设计方案,研究了传感器与数据采集子系统,对传感器进行选型和测点优化布置,优化配置数据采集硬件系统并运用LabVIEW开发了专用数据采集软件系统;开发了数据管理子系统,采用SQL Server建立中心数据库,采用Delphi设计了数据管理操作界面;以Delphi为核心程序建立系统集成平台;提出了有效、适用的结构安全评定和预警方法.大部分系统功能已在FAST 30 m缩尺模型结构试验中成功应用.     

FAST反射面支承结构整体索网分析

采用整体索网作为大射电望远镜(FAST)反射面的支承结构,网格划分形式为短程线型．通过对整体索网的初始预应力态的分析、工作状态的动态模拟以及结构的受荷分析,发现结构的拟合精度均能满足FAST电性能的要求,论证了整体索网结构作为FAST反射面支承结构的可行性．     

型索穹顶结构自应力模态分析及优化设计

为了解新型Kiewitt型索穹顶结构的受力性能,采用节点平衡理论和平衡矩阵理论对该结构的自应力模态进行了详细分析,并对这类具有多个整体自应力模态的索穹顶结构采用非线性规划、以初应变能最小为优化目标进行了预应力优化.研究表明,考虑结构对称性后体系超静定次数等于基于平衡矩阵理论运用奇异值分解法求得的整体自应力模态数,且其整体模态数随环索数的增加而呈规律性增加,预应力优化后的合理初始预应力分布在一定的荷载工况作用下由于部分索临近松弛而达到极限状态.     

悬索桥断索动力响应有限元模型参数研究

采用有限元方法（FEM）建立考虑主缆局部振动影响因素的悬索桥断索动力分析模型,研究主缆局部振动对悬索桥断索动力响应的影响程度. 对主缆物理抗弯刚度、单元网格密度、索夹质量、模型阻尼比以及吊索应力初始状态等因素进行参数分析,给出提高计算结果精度的建议. 结果表明：在进行悬索桥断索动力分析时,主缆局部振动对计算结果精度具有不可忽略的影响;有限元模型中主缆物理弯曲刚度、单元网格密度和索夹质量均是影响主缆局部振动的关键参数. 结构整体模态阻尼和主缆局部阻尼均能有效抑制断索点主缆振动,分析模型须考虑局部主缆单元阻尼和结构整体模态阻尼的差异. 结构断索动力响应随着断裂吊索初始应力增大而增大,结构断索响应动力放大系数变化幅度不大.     

基于改进粒子群算法的天线索网预应力优化

为了解决天线反射面索网张拉时预应力求解问题,利用索网结构空间几何特性对其进行简化处理,从整体中提取部分索段并加设相应的边界条件.在平衡矩阵法的基础上,采用与禁忌搜索法相结合的混合粒子群算法,将简化后结构由形找力的问题转化为数学上的约束优化问题,同时改进粒子群进化算法来解这一优化问题.采用该算法对三向网格形式的天线抛物面索网结构进行了预应力的优化确定,并将优化的预应力值作为初始力导入索网结构有限元模型中进行非线性有限元分析,索网结构的节点位移量和相应的物理模型型面测量的精度均方根为0.219 mm,验证了算法是可行和正确的. 关键词：     

网状天线反射面形状精度控制智能结构作动器的位置优化

就网状天线反射面振动控制智能结构的作动器位置优化进行了讨论;把模态分析和能量作用原理相结合,提出了一个网状天线反射面振动控制智能结构的作动器位置优化的新方法;求每个候选单元的位置评价准则T_C(所有模态的模态可控度之和),T_C大的候选单元就是作动器的最佳位置. 并用算例验证了该方法的正确性.     

风激拉索的张弛振荡分析

为了研究斜拉索在横向风激励下的多模态张弛振荡特性,获得临界风速表达式,建立拉索受风力作用的非线性运动微分方程,基于索纵向运动相对较小而导出关于索横向运动的偏微分振动方程,运用Galerkin法将该方程转化为常微分方程组,用以描述索的多模态自激振动;应用非线性振动的平均法,求解得到该系统的自激振动分析解,确定索张弛振荡及存在性条件,分析计算索前二阶模态张弛振荡的临界风速,并通过数值模拟验证.提出风激拉索多模态张弛振荡及临界风速的分析方法,研究结果表明,拉索张弛振荡的临界风速随结构模态阻尼而提高,并受振动模态、风速变化和风力系数等影响.     

张力结构形状调整优化分析

通过在张力结构杆件中引入作动器,主动调整杆件的长度,改变结构的形状,以提高张力结构的刚度和减小结构受力.定义了结构的合理工作状态系数,得出了作动器与杆件串联时的综合刚度和考虑作动器主动变形量的结点位移方程.以结构工作状态系数最小为目标,以作动器主动变形量为未知量,考虑索的应力约束、结点的位移约束以及作动器参数等约束条件建立了优化模型,编制了相应的求解程序.通过算例表明,作动器工作调整张力结构的形状后,在相同荷载作用下,结构的刚度大大提高,并且通过合理地布设作动器,可以达到杆件受力减小而结构刚度增大的优化目的.     

大跨柔性光伏支架结构风压特性及风振响应

大跨柔性光伏支架结构因具有良好的场地适应性和经济性而得到越来越多的应用。为完善此类光伏支架结构的抗风设计方法,通过对一种可变倾角的大跨柔性光伏支架结构进行刚性模型风洞测压试验,研究了光伏组件板面的平均风压和脉动风压系数在不同风向角和倾角组合下的分布特性以及全风向角下组件的极值风压变化规律,并给出了典型风向角下的脉动风压功率谱图。在此基础上,结合光伏组件的风压分布特点,采用ANSYS有限元软件仿真研究了该种柔性支撑光伏支架的风振响应并进一步计算得到了相应的风振系数。研究结果表明：在0°和180°风向角下,平均风压系数沿来流方向梯度分布且绝对值迅速衰减;随着风向角的增大,风压系数绝对值的最大值出现位置由迎风前缘向迎风端角部附近移动;光伏板面脉动风压分布与平均风压分布趋势类似;相比结构位移响应,钢索张力响应对风速变化不敏感,顺风向和竖向位移风振系数在U=8 m/s取得极大值,其值为2.11和1.98。本文可为光伏结构的抗风设计提供参考。     

横风作用下大跨度人行悬索桥振动使用性研究

为了研究大跨人行悬索桥(LSSF)由横向风引起的振动舒适性问题,以主跨为460 m的柔性人行桥为对象,利用谱表示法生成不同湍流强度下的脉动风时程. 基于数值模拟方法识别的18个颤振导数,计算有理函数表达的自激力. 通过横风作用下的非线性抖振响应时域分析,比较自激力和结构阻尼对抖振响应的影响,分析湍流强度对抖振响应和舒适性的影响,讨论具有不同设计参数的中央扣和抗风缆对减轻桥梁抖振响应的效果. 结果表明,自激力对大跨度人行悬索桥的抖振响应有不可忽视的影响;在平均风速为15 m/s的横风作用下,湍流强度增加50%,桥梁的抖振响应增加30%~68%;中央扣能够明显减小1/4跨和3/4跨的竖向振动;增加抗风缆刚度能够有效减小竖向及跨中横向振动.     

椭圆平面双曲抛物面索网结构的静力性能

我们曾对悬索体系的有限元法进行了系统的讨论，初步分析了其计算特性，本文利用上述有限元分析方法对椭圆平面双曲抛物面索网进行了较全面的计算和参数分析，对这一类型悬索结构的基本性能给出了较全面的结论并对有限元模型进行了更进一步讨论。