交错桁架结构动力特性的简化分析方法

根据交错桁架结构质量和刚度分布比较均匀的特点,构造了一个与其质量和刚度分布相近的假想结构,并给出了假想结构各阶频率和振型的简化计算公式;基于矩阵摄动理论,给出了交错桁架结构和假想结构之间质量、刚度、自振频率和振型之间的关系表达式及其系数的计算公式,采用该理论对交错桁架结构自振频率、振型及地震效应进行了算例分析。结果表明:该方法避免了迭代计算,计算工作量小,且可以计算结构的各阶自振频率和振型;用该方法计算的自振频率及振型与精确解吻合较好;高层交错桁架结构采用底部剪力法和采用振型分解反应谱法计算的结构作用效应相差明显。     

张拉式环形内挑顶蓬结构的动力特性分析

采用有限元法求解顶蓬结构的自振频率与振型,考虑顶蓬结构的覆盖材料质量及部分活荷质量,将其作为集中质量分布在结构各个结点上,保证结构自振特性分析的正确性.对顶蓬结构进行模态分析,弄清结构的各阶频率及对应的振型,了解结构各向刚度分布情况以及顶蓬结构的基本自振特性.从顶蓬结构的索截面面积、索中的预应力、荷载强度以及矢跨比等4...     

预应力网壳-索穹顶结构动力性能分析

对预应力网壳-索穹顶组合结构进行动力特性研究。利用ANSYS有限元分析软件,选用LINK8和LINK10单元建立有限元模型,采用分块Block Lanczos法对自平衡预应力网壳-索穹顶组合结构进行模态分析。通过模态分析得到预应力网壳-索穹顶组合结构的自震频率和在外荷载作用下的结构自振频率,以及结构的振型图。由于预应力网壳-索穹顶组合结构有多个对称轴,所以出现多个相近的频率对,振型图中也出现多个对称的形状。     

Kiewitt型弦支穹顶结构自振特性研究

弦支穹顶结构的自振特性是其本身固有的重要力学性能.运用有限元方法,基于ADINA软件建立了大跨度Kiewitt型弦支穹顶结构非线性动力特性分析的有限元模型.首先对35.4m跨度的K6型弦支穹顶结构进行了自振性能分析,得出结构前15阶自振频率及振型,由于弦支穹顶结构的对称性,其前15阶自振频率数值密集且变化均匀,说明结构的刚度分布均匀合理;前两阶振型水平与竖向振动同时存在,后几阶以竖向振动为主.着重针对环索预应力、撑杆长度、杆件截面、矢跨比四个因素对自振频率的影响进行了分析,拉索预应力及杆件截面对自振频率的影响非常小,矢跨比是影响自振性能最敏感的因素.     

矩阵位移法求梁的频率和振型

针对自振频率和振型是结构重要的动力特性参数,用矩阵位移法分析了梁弹性振动,推导出梁刚度矩阵和质量矩阵计算公式,借助于计算机快速求出梁的自振频率和振型,并通过工程实例证明了矩阵位移法求梁的频率和振型的可行性。     

斜拉型悬索结构形式与受力特性研究

将索桁架和斜拉结构进行组合,构造一种新型索结构体系,即斜拉型悬索结构。张拉背索对结构施加预应力,通过找力和找形得到了结构的初始预应力态,在此基础上进行了结构在满跨和半跨均布荷载作用下的静力、动力特性研究及参数分析,并对该新型索结构体系进行了风振响应计算。研究表明：结构静力荷载 位移关系呈非线性双折线,结构刚度的转折点对应于稳定索边段的退拉松弛;结构的低阶振型表现为桅杆的水平振动叠加屋盖的竖向振动,高阶振型中桅杆水平方向参与很少;增大背索截面面积可有效提高结构刚度和自振频率,稳定索、斜拉索面积对自振频率影响不大;背索预应力值对结构的静力特性影响是线性的,在所有索段具有拉应力时,预应力值对结构动力特性基本无影响,若索出现松弛则结构刚度急剧退化,自振频率陡降;桅杆高度增大,结构刚度下降,桅杆高度对结构的低阶振型和频率影响较大;矢跨比对屋盖竖向对称振动的第2振型有影响,而对反对称的第1振型基本无影响;斜拉型悬索结构的风振系数介于1~2之间。     

某钢管混凝土拱桥自振特性研究

利用ANSYS软件建立了某钢管混凝土拱桥的空间有限元模型,计算结构的自振频率和振型,对结构的振动特性进行了分析。分析结果表明：结构自振周期较长,结构的基频为0.797 9 Hz,振动模态为拱梁正对称侧弯,面外刚度小于面内刚度,面外刚度控制结构的稳定性,结构的振型比较密集。     

结构动力分析的可视化程序

本文基于Lanczos方法,并利用稀疏矩阵解法,得到结构的各阶振型和自振频率,最后采用C++语言利用可视化技术实现了各阶振型、频率的求解和结构的振型图的可视化显示;通过计算演示,并用商业有限元软件的计算结果进行对比验证了所编程序的正确性和计算效率。     

基于Stodola法和Gauss-Jordan法计算结构自振特性的研究

在结构动力分析中,计算体系的自振频率和振型是一项非常重要的内容。应用Stodola法可以求出体系的全部自振频率和振型。Stodola法在求解高频时,需要利用振型的正交性对迭代矩阵进行改造,为此,可通过Gauss-Jordan法求出清除矩阵,用清除矩阵右乘迭代矩阵,然后再进行迭代运算,从而保证迭代结果收敛到较高振型和频率。Gauss-Jordan法的引入,简化了整个计算过程,并且易于实现程序化求解。     

大悬挑预应力空间钢结构自振特性分析

采用ANSYS有限元分析软件及分块Lanczos法[6],对采用预应力大悬挑钢结构的贵阳奥体中心挑棚进行自振特性分析,研究了预应力体系的存在与否对自振频率和振型的影响,为进一步研究此类结构的抗震性能提供理论依据。     

结构参数小幅变化后桥梁固有模态修正的矩阵摄动法

桥梁设计阶段构件参数的改变、施工阶段体系的转换和施工误差、使用过程中的磨损、损伤都会直接造成桥梁质量阵、刚度阵的改变,其动力特性也随之改变。遇到结构参数频繁小幅变化的情形,用经典的方法获得其动力特性就需要多次求解广义特征问题,这对于大型复杂结构来说是非常麻烦和费时的。提出应用矩阵摄动法来求解桥梁结构改变后的固有模态。用ANSYS对某悬索桥进行自由振动分析,然后以从分析结果中提取出的频率、刚度阵、质量阵及振型数据为基础,采用矩阵摄动法对结构参数小幅度调整后的固有模态进行相应的计算,并将所得结果与结构修改后的有限元计算结果进行比较。结果表明本文所提出的应用矩阵摄动法修正固有模态的方法是有效的、可靠并且省时的,便于工程应用。     

地面角钢塔及楼顶角钢塔的基本自振周期研究

角钢塔基本自振周期计算影响到风荷载及地震作用计算,自振周期与结构质量和刚度的分布情况相关。通过求解刚度矩阵和质量矩阵可得到角钢塔的自振周期,计算时应考虑角钢塔平台的设置位置、数量以及下部建筑物的影响。为此建立有限元模型,计算分析各种情况下的角钢塔自振周期。计算结果表明,顶部平台对自振周期影响很大,且平台高度越大对自振周期影响权重越大;下部混凝土建筑对自振周期影响很大,自振周期计算时应考虑整体结构的影响。混凝土建筑物高度大于角钢塔时,可直接选取混凝土结构自振周期作为角钢塔自振周期。根据计算结果拟合得到的简化公式,对角钢塔的设计具有参考价值。     

预应力桥梁竖向振动特性和地震反应分析

基于模态摄动法和振型叠加法,建立了预应力桥梁竖向地震反应分析的计算方法。通过2个典型工程实例分析,讨论了桥梁竖向地震反应分析中的几个问题。算例结果表明:①预加力使桥梁的自振频率升高,影响主要体现在低阶自振频率上,随着振型阶序的增加,预加力的影响变小。对于20m和32m跨度的预应力桥梁来说,竖向基频分别升高5.3%和6.3%,而第5阶竖向频率升高只有1%左右。②在地表波作用下预应力梁跨中截面弯矩减小约30%和25%,预加力提高了桥梁的抗震能力。③竖向地震反应中高阶振型的贡献可以忽略。④7度设防烈度下,在预应力桥梁跨中截面弯矩的荷载组合效应中,竖向地震作用效应所占比例分别达24.56%和26.15%,8度设防烈度时所占比例分别为38.93%和41.46%,说明在这类预应力桥梁抗震设计中应考虑竖向地震反应的影响。     

振动体系频率方程的研究及其在工程中的应用

本文基于振动体系的频率方程，提出了当一个结构的质量分布和刚度分布发生改变而构成一个新的结构时，利用刚度和质量变化前的结构的自振频率来计算新的结构的自振频率的方法，探讨了这种方法的工程应用范围。并选用一个工程实例详尽地叙述了其计算过程。     

Accelerated convergence of dynamic flexibility in series form

In a natural vibration analysis of a structural system, the conventional dynamic flexibility (receptance) matrix in series forms is re-examined. The convergence may be accelerated to a large extent by using the condensed stiffness and mass matrices of the system. Examples involving beams and plates are given. Because only physical coordinates are involved and the size of the system matrices are independent of the number of normal modes taken, the method is suitable for dynamic substructure analysis.     

拱支预应力网架结构的预应力全过程分析方法

以武汉长江防洪模型试验大厅为工程背景,提出一种新型的杂交空间结构体系：拱支预应力网架结构一结合该结构体系的特点,从索初始形变的角度出发,建立了该结构的刚度法理论,并提出了预应力全过程分析的混合影响矩阵法、循环迭代逼近法、索初始形变“顺序分析法”以及索张拉力“顺序分析逆迭代法”等方法,形成该结构预应力全过程分析的完整理论,不仅适用于拱支预应力网架结构,也适用于其它类似的杂交空间结构。最后,通过长江防洪模型试验大厅工程实际算例验证了该方法的准确性和有效性。     

地下洞室预应力锚索合理张拉吨位快速反分析

 预应力锚索在安装后,即有一个初始应力,并且应力随地下洞室后期开挖而变化。如何选择一个合理的初始张拉吨位,使锚索在洞室开挖完毕后达到指定的应力,既保证发挥锚索的作用,也留有一定的安全余地,是一个关键的问题。将该问题转化为求解锚索初始张拉系数的最优化问题。介绍预应力锚索的应力计算理论后,对常规的变尺度法进行改进,利用基于Broyden族的最优自调节变尺度法对尺度矩阵进行修正,使用向前差商来逼近梯度,采用Wolfe准则进行不精确线性搜索来确定最优步长,从而得到带一维不精确搜索的最优自调节差商变尺度法,用来反演预应力锚索的合理的初始张拉系数。同时针对反分析计算量大的特点,采用增量变塑性刚度迭代法,避免因预应力改变而需要重新组成刚度矩阵的问题,从而大大提高反分析的计算速度。最后将其应用于锦屏二级水电站地下厂房的预应力锚索初始合理张位吨位的快速反分析。实例表明,该方法具有收敛速度快,计算量小,数值稳定性好的特点。     

预应力梁横向振动分析的模态摄动方法

以预应力简支梁为例,分析了预应力在梁的横向振动过程中的变化,建立了预应力梁横向弯曲振动的微分方程。采用模态摄动法,进一步推导出预应力梁模态特性的近似分析方法,把复杂的变系数微分方程的求解转化为线性代数方程组的求解,从而有效地简化了计算过程。最后通过算例,讨论了预应力对梁的横向振动特性的影响。计算结果表明：当施加预应力的位置有较大的偏心距时,预应力对梁的自振特性有较大的影响。     

直线型预应力混凝土等直梁自由振动分析

通过建立直线型预应力混凝土等直梁强迫振动的运动微分方程,分析了等直梁在预应力作用下的横向振动问题,将运动微分方程解耦后得到直梁在预应力作用下自振频率的精确解,再应用Garlerkin法计算出直线型预应力等直梁在预应力作用下的一阶自振频率近似解,并与其精确解进行了比较分析,以期为类似预应力混凝土梁的结构设计提供参考。