随机激励作用下悬浮隧道锚索的振动响应

为了研究水下悬浮隧道锚索在随机激励作用下的响应,考虑锚索的垂度效应,建立水下悬浮隧道锚索非线性随机振动方程,采用蒙特卡罗数值模拟法对随机激励作用下锚索的振动响应进行研究。研究结果表明:在零均值高斯白噪声激励作用下锚索的位移和速度均方根响应经过一定时间后将趋于定值;随着激励荷载均方根的增大,锚索位移和速度均方根响应也随之增大;由于水体阻尼力的作用,锚索的位移和速度均方根响应比空气中的锚索大幅减小。     

波浪场中水中悬浮隧道动力响应的研究

针对水中悬浮隧道在波浪力作用下动力响应的问题,通过Hamilton原理推导得到了悬浮隧道管段和锚索的运动控制方程,同时考虑了锚索横向和轴向变形之间的耦合作用,建立了悬浮隧道的动力响应模型,在时间域内采用逐步积分法迭代求解其运动控制方程。波浪力采用Airy线性波理论和Morison方程计算。计算结果表明:当锚索长细比较大时,锚索的自振模态会被激发,其横向和轴向变形之间的耦合作用不可忽略。随着入射波高或悬浮隧道重浮比的增加,悬浮隧道的横荡位移以及横摇角增大,但结构的垂荡位移以及锚索中的应力受波浪的影响较小。     

轨道不平顺激励下悬浮隧道车隧耦合振动响应分析

悬浮隧道是悬浮在水下一定深度的新型封闭式交通结构物。为分析轨道不平顺激励下水中悬浮隧道车隧耦合振动特性,将行驶车辆和悬浮隧道分别抽象为弹簧-质量车和离散弹性支撑梁,并结合Morison方程考虑流体附加惯性效应和阻尼效应,建立悬浮隧道车隧耦合振动微分控制方程。基于MATLAB采用四阶龙格-库塔法求解悬浮隧道在轨道不平顺激励下的车隧耦合振动响应。计算结果表明:悬浮隧道车隧耦合振动同时受到轨道不平顺和流体作用效应的影响。基于数值计算结果,考虑流体作用效应的结构位移响应有3%左右的增加;而在轨道不平顺激励下,考虑耦合振动的结构位移响应平均有5%～10%的增加。其次,锚索刚度对在轨道不平顺激励下结构位移响应具有抑制作用。具有较大锚索刚度的悬浮隧道对轨道不平顺更敏感,局部振动更剧烈。再者,快速行驶车辆在高干扰轨道激励下使耦合系统发生更强烈的振动,可通过控制车辆行驶轨道的平顺度以降低高速通行要求下产生的车隧耦合振动影响。     

轴向激励下悬浮隧道锚索参数振动分析

考虑悬浮隧道锚索的垂度,导出了锚索在轴向激励作用下的非线性振动方程,并采用伽辽金法和龙格-库塔法对典型悬浮隧道锚索进行了数值求解.研究表明,锚索的参数振动响应与水体的阻尼力,锚索的垂度,索端激励大小有关;锚索的内外直径比应综合各种因素进行选取;不考虑锚索垂度的计算结果较考虑垂度的计算结果小;由于水体阻尼力的作用,悬浮隧...     

大气紊流作用下超音速二元机翼的脉动响应

以二元机翼为研究对象,研究大气紊流作用下系统的脉动响应。将气动力分解为简谐振动气动力和脉动气动力两部分,采用随机场的三角级数合成法得到作用在机翼上的脉动压力,运用随机理论对机翼均方根响应值进行分析,着重考查了平均来流速度、湍流尺度、湍流强度等对系统均方根响应的影响。结果表明,系统的均方根响应随速度的增大而增大,在流体速度小于线性临界颤振速度时,其变化很平缓,当速度超过临界颤振速度时,其均方根响应迅速增大。而均方根响应几乎随紊流强度的变化呈线性增长,但其对紊流尺度的变化不很敏感。     

高速列车作用下简支梁车桥耦合振动随机响应分析

以三跨简支梁为例,进行车桥系统空间非平稳随机分析。将系统在确定性荷载作用下得到的响应作为均值,采用虚拟激励法将轨道高低、方向和左右轨高差不平顺转化为一系列简谐荷载,将系统在虚拟荷载作用下的响应的自功率谱密度积分得到均方差,运用3 准则确定系统响应的最大、最小值,取其绝对值的较大值做为响应的代表值,讨论系统响应在不同车速下的变化趋势。研究表明：车体加速度、桥梁跨中横向响应和轮对受到横向轮轨力的随机性较大,轨道不平顺是其主要影响因素,桥梁跨中垂向响应及垂向轮轨力主要由确定性荷载引起。桥梁响应并不随车速的增加而单调增加,车体响应以及轮轨力随车速的增加而单调增加     

反平面冲击荷载作用下圆柱形洞室的动力响应

对无限弹性土体内圆柱形洞室在反平面冲击荷载的作用下的瞬态响应进行了探讨。用残余变量的方法结合拉普拉斯变换及其逆变换,在频域内的得到土体位移和应力一般表达式,并采用拉普拉斯逆变换的数值方法,给出了问题的数值解。在时域内分析了无限弹性土体内圆柱形孔洞在沿轴向方向的冲击荷载作用下的土体动力响应的变化规律,并将计算结果与静力情况下的作了比较：反平面荷载作用后,波向外发散传播,并沿半径方向衰减,衰减速度较静力情况下的衰减要慢,且距离波源越远二者差别越大;波到达后,该点土体的应力和位移均发生与外荷载相同的三角形变化：先增大,随后减小最后保持为零不变。     

移动荷载作用下悬浮隧道动力响应分析

悬浮隧道是悬浮在水中的一种新型的跨江、海结构。为分析移动荷载作用下悬浮隧道的动力响应,将悬浮隧道简化为等间距弹性支撑梁,基于Morison方程在考虑流体附加惯性效应和阻尼效应的基础上,通过振型叠加法和Galerkin法得到悬浮隧道在移动荷载作用下的振动微分控制方程,并采用四阶龙格-库塔法进行数值求解。结果表明:移动荷载作用下,悬浮隧道的冲击系数和加速度响应与流体作用效应相关,而流体作用效应受结构跨径和振动模态阶数的影响;其次,锚索刚度对移动荷载冲击效应和振动加速度具有一定的抑制作用;再者,高速移动的荷载会引发悬浮隧道结构强烈的波动激荡。     

随机车流作用下悬浮隧道车-隧耦合振动分析

悬浮隧道是面向未来交通设计的一种跨海结构物。为研究随机车流作用下水中悬浮隧道的车-隧耦合振动特性,基于不同车型、车间距和车速情况下的随机车流模型,分别采用蒙特卡洛法和有限单元法进行随机车流和悬浮隧道的理论建模。结合Morison方程和车辆位移协调关系,提出了车-隧耦合作用的分析单元,并对悬浮隧道车-隧耦合振动进行数值求解,通过统计分布的方法对计算结果进行讨论。计算结果表明：悬浮隧道在高流量的随机车流荷载作用下发生剧烈的车-隧耦合振动;悬浮隧道的L/4和L/2位置的加速度均方值a_rms服从正态分布的概率分布形式,且L/2位置受到更明显的随机车流荷载作用影响;降低断面锚索竖向刚度和增加锚索布置间距能够改善悬浮隧道的耦合振动竖向加速度幅值,但改善效果呈边际效应递减的趋势。     

锚索式悬浮隧道断索动力响应及安全设计分析

针对锚索式悬浮隧道的结构特点，提出锚索突然失效作用下结构动力响应分析与安全设计的技术框架。采用ABAQUS有限元软件建立了断索发生前悬浮隧道在管体剩余浮力、锚索预张力作用下的初始状态；在有限元程序中进行了悬浮隧道跨中截面单根锚索骤断时的动力响应分析，得到了结构振动过程中的响应最大值以及断索后剩余结构的内力重分布形式，并分别采用动力放大系数、冲击系数评估了剩余结构承受的断索冲击效应。进而提出基于动力放大系数、冲击系数的结构响应简化分析方法，与动力计算结果进行了对比。结果表明：对部分锚索施加预张力，使得悬浮隧道恒载作用下初始受力状态更为合理；局部断索引起的结构振动非常明显，导致断索截面附近管体的较大变形；结构安全设计时，取动力放大系数为2.0对悬浮隧道管体位移、弯矩进行分析较为适用，取冲击系数为1.8预测断索过程中剩余锚索最大索力，安全储备更高。     

有界窄带激励下的电磁开关系统主共振分析

以电磁开关系统为研究对象,研究电路与磁路耦合系统在有界窄带激励下的强非线性振动问题。建立电磁开关强非线性系统在有界窄带激励下的随机微分方程。应用改进的多尺度法得到系统的幅频响应方程,对窄带激励下系统主共振的稳定性进行计算,并分析系统各参数对系统主共振均方值的影响。结果表明,增大阻尼系数可以减小系统主共振的均方值;增大激励电压可以增大系统主共振的均方值;增大电阻可以减小系统主共振的均方值;增大随机扰动强度,极限环变化不大。     

Random response of a rotating composite blade with flexure–torsion coupling effect by the finite element method

A finite element model is employed to investigate the mean square response of a damped rotating composite blade with flexure–torsion interaction under stationary or non-stationary random excitation. The effects of transverse shear deformation and rotary inertia are considered. The finite element model can satisfy all the geometric and natural boundary conditions of a thick blade. The blade is considered to be subjected to white noise, band-limited white noise or filtered white noise excitation. The numerical results indicate that the increment of rotational speed will reduce the mean square response. It is also found that the mean square response decreases when the low natural frequency of base decreases. Inversely, the mean square response increases when the high natural frequency of base decreases. It is also shown that the fiber orientations have a significant effect on the mean square response of an orthotropic blade under random excitations. Moreover, the flexure–torsion coupling effect on the mean square response is changed by different fiber orientations.     

风荷激励下天线结构的随机振动分析

研究随机天线结构的风激随机振动响应问题。考虑天线结构物理参数、几何尺寸和结构阻尼的随机性,在基于随机因子法对结构进行动力特性分析的基础上,从结构风激随机振动响应在频域上的表达式出发,利用求解随机变量函数矩的方法和求解随机变量数字特征的代数综合法,导出了随机天线结构在风荷激励下位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差和变异系数的计算表达式。以8米口径天线为例,分析了结构物理参数、几何尺寸和阻尼的随机性对天线结构风激位移响应均方值和应力响应均方值随机性的影响。     

悬浮隧道锚索-隧道耦合非线性参数振动研究

考虑锚索的垂度效应和水体对锚索的作用,建立了悬浮隧道锚索-隧道体耦合非线性参数振动数学模型,并用龙格-库塔积分法对其进行了数值求解。研究结果表明,隧道体的初始扰动严重影响锚索的位移响应;水体对锚索的阻尼力和附加惯性力均可减小锚索的位移响应;增大锚索或遂道体的阻尼可以显著减小锚索的振幅,通过在锚索或隧道体上设置阻尼器以消除锚索的大幅振动的方法可行。     

干摩擦振动系统随机激励响应的Krylov-Bogoliubov计算方法

本文通过Ｋｒｙｌｏｖ－Ｂｏｇｏｌｉｕｂｏｖ方法,研究了含有立方非线性粘性阻尼双线性滞迟振动系统在稳态Ｇａｕｓｓｉａｎ白噪声激励下的稳态均方响应计算问题,重点考察了系统存在的立方非线性因素对响应均方比η的重要影响作用。     

Monitoring the Condition of Non‐linear Packaging Materials Subject to Varying Excitation Levels Using a Reverse Multiple Input/Single Output Based Approach

During transportation, protective packaging is subjected to random dynamic compressive loads that arise from random vibrations generated by the vehicle. The ability of the protective packaging to withstand these dynamic compressive loads depends on the environmental vibration levels, the nominal stresses and the material's characteristics. Previous research has shown that cumulative damage, in the packaging system under random dynamic compression, will result in a change in the overall stiffness of the system. This change is manifested as a shift in the system's fundamental resonant frequency. Natural frequency estimates are often extracted using a least squares regression curve fit applied to an estimate of the system's frequency response function. Frequency response function estimates are generally obtained using the Fourier transform with a single input/single output (SISO). This approach is suitable for many applications; however, it is not well suited to non‐linear systems subjected to non‐stationary excitation where the vibration level (overall root‐mean‐square value) can vary. This paper investigates the use of an optimised reverse multiple input/single output algorithm for reliably tracking variations in the condition of packaging elements subjected to excitation with varying magnitude (root‐mean‐square). Results are presented from the analysis of physical experiments performed on expanded polystyrene cushions as well as empty corrugated paperboard containers. The experiments performed using the polystyrene samples were designed to limit natural variation in the system's natural frequency; whereas the paperboard samples were allowed to naturally damage under dynamic loading. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

有界窄带激励柴油机轴系扭振系统主参数共振

研究柴油机轴系扭振强非线性系统在有界窄带激励下的主参数共振响应和稳定性问题。应用改进多尺度法得到在有界窄带随机激励下柴油机轴系扭振系统的幅频响应方程,导出系统的Ito随机微分方程。通过矩法得到系统随机均方响应的近似表达式,分析各个参数对柴油机轴系扭振系统主参数共振均方值的影响。结果表明,主参数共振稳态解稳定的充分必要条件与系统二阶矩稳定的充分必要条件是一样的;随着阻尼值的增大,系统主参数共振振幅的均方值减小;随着曲轴扭转刚度的减小,系统主参数共振的均方响应曲线的斜率增大;随着随机扰动强度的增大,系统时间响应曲线和相图变化微小。