超大跨度悬索桥抖振特性的全桥模型风洞试验

以主跨1650m的某超大跨度悬索桥为研究背景，介绍了大跨度悬索桥全桥气动弹性模型设计和制作中的一些技术特点，并以风洞试验为手段，研究了超大跨度悬索桥在紊流作用下的抖振特点，可以作为大跨度悬索桥初步设计时参考。     

薄膜结构随机风场模拟和耦合风振响应分析

发展了一种以脉动风速曲线的人工模拟为基础的非线性随机振动的时域分析方法。应用自回归滑动平均(ARMA)模型对大跨度薄膜结构随机风场进行了数值仿真;采用Wilson-θ逐步积分法和Newton-Raphson迭代法推导了薄膜结构在抖振力作用下的非线性动力增量平衡方程,可考虑风与结构物的耦合作用,进一步求出结构的时程响应曲线和统计特性;对参数变化对结构抖振响应的影响进行了分析,从而分析索膜结构的抖振响应特性。     

螺旋管式换热器的流致振动研究

流体诱发振动广泛存在于管壳式换热设备中,而螺旋管式换热器由于体积小、换热效率高,近年来大量应用于各类工业换热设备。本文针对单根螺旋管进行流致振动分析,分别利用一维热工水力程序RELAP5、CFD软件FLUENT和有限元软件ANSYS计算螺旋管一、二次侧流体密度分布,一次侧流体的速度场和螺旋管模态振型,并在0、1、2、4、和8支承数下计算单根螺旋管的流弹失稳比和湍流抖振均方根位移比。计算结果表明,当螺旋管采用4个对称支承进行固定时可满足ASME流弹失稳和TEMA湍流抖振的设计标准。     

复杂结构的风激随机振动分析

将随机振动虚拟激励法引入风工程,用于求解大型复杂结构抖振响应。计算自动包含了激励之间的非完全相关性、振型之间耦合项的贡献,并且保持了高效、快捷的特点。特别适合于实际工程应用。以一座大型门式起重机的抖振响应为例,分析了风激励振动对操作平顺性的影响。     

Probabilistic 3-D turbulence modeling for gust buffeting of structures

Literature on turbulence modeling is rich in empirical, semi-empirical and theoretical spectral equations whose parameters assume deterministic values. Starting from a critical review of the state of the art, this paper proposes a unified model of atmospheric turbulence especially suited to determine the 3-D gust-excited response of structures. Unlike classical models, all parameters are assigned through first and second order statistical moments derived from a wide set of selected experimental measurements. A general discussion is also provided about model errors and other sources of randomness. Due to these properties the model proposed is suitable for carrying out reliability analyses which take into account the propagation of the uncertainties.     

桥梁抖振时域和频域分析的一致性研究

为考查时域分析方法用于桥梁抖振分析的可行性和可靠性,基于相同的分析参数,分别采用时域和频域分析方法对一斜拉桥的抖振响应进行分析,并从结构振动型态、抖振响应均方根及抖振响应功率谱密度函数三个方面对时域和频域分析结果的一致性进行了较详细的比较。时域抖振响应分析中,采用谱解法模拟了斜拉桥的脉动风场,抖振力采用准定常表达形式,自激力采用Y.K. Lin 表达形式。由于自激力的存在,结构的运动方程为非线性,提出了一种迭代方法来考虑自激力引起的非线性。采用Newmark-β方法进行积分计算。频域抖振分析采用多模态耦合分析方法。时域及频域抖振响应分析结果的一致性较好,这表明了大跨度斜拉桥时域抖振响应分析的可行性和可靠性。     

电液位置伺服系统的抖振消弱滑模控制

比例滑模策略保留了线性控制的某些优点,但抖振的存在不仅会降低控制精度,甚至会激发系统的未建模动态或引起机械谐振,严重制约了比例滑模控制在电液位置系统中的应用.为避免抖振对系统精度与稳定性的影响,提出采用模糊模型,根据切换函数及其导数的状态自调整比例滑模切换增益,以柔化控制信号.试验结果表明,通过模糊理论实现增益自调整,能有效降低抖振,既实现了高精度控制,又保留了滑模策略抗参数摄动及抗扰动能力强的特点.     

CFD方法的大跨度桥梁抖振荷载

采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamic,CFD）方法替代传统的桥梁节段模型风洞试验,改进了大跨度桥梁抖振力计算方法。在香港青马大桥精细有限元模型基础上,模拟周围风场对主梁桥板压力分布,计算节点抖振力,求解局部应力响应,为桥梁抖振疲劳分析和结构健康监测打下了基础。     

基于尺度自适应模拟的汽车天窗风振噪声特性分析

采用尺度自适应湍流模型对一个简易天窗进行数值模拟,通过与试验结果对比,验证数值计算方法的准确性。针对某轿车天窗风振噪声问题,进行不同来流速度条件下的数值模拟,模拟结果表明,轿车天窗风振噪声是声反馈和亥姆霍兹共振两种机制共同作用的结果。在发生亥姆霍兹共振时,通过对一个周期内天窗开口处涡运动对乘员耳旁处压力的影响分析,揭示天窗产生风振的压力特性。深入地研究剪切层失稳特性,对于最强的风振噪声,流向上和横向上速度的方均根值最大,表明亥姆霍兹共振加剧了剪切层里的扰动,产生的风振能量最高。在乘员舱发生亥姆霍兹共振的风速条件下,随着乘员人数的增加,风振噪声的峰值声压级有所降低,与之相关的频率变化很小。     

基于双曲正割函数趋近律的多轴调平滑模控制研究

为解决复合材料压机多轴调平系统的控制精度不高的问题,将滑模变结构控制算法应用到多轴调平系统中。开展了多轴调平系统的不平衡机理、调平控制策略及算法的研究,建立了多轴调平系统的数学模型。结合基于双曲正割函数改进的指数趋近律,提出了一种多输入多输出滑模变结构控制算法,给出了控制器的设计方法,并将其应用到滑块的水平控制中。通过仿真分析和试验验证相结合的方式验证了算法的有效性。研究结果表明:该控制器能削弱抖振,使多轴调平的滑块系统快速准确地进行调平,能较好地抑制干扰和未建模动态,提高了系统的鲁棒性,且控制器简单,易于实现。