有限差分法在斜拉索张力振动测试识别中的应用

振动法测量斜拉索张力需要准确描述索力与自振频率的关系，考虑斜拉索边界条件、抗弯刚度和垂度的影响，使用有限差分法将斜拉索的静力平衡方程和自由振动方程离散，通过求解特征值问题建立了索力与振动频率的关系；然后将计算得到的模态频率与测试得到的模态频率比较，通过修正拉索张力计算值使计算频率与实测频率误差最小，最后修正的拉索张力则为斜拉索实际张力．通过对实际工程的测试结果分析表明，本文方法具有准确、实用的特点，可有效提高振动法测量斜拉索张力的精度。     

景观悬索桥装饰缆索的找形与内力计算

景观悬索桥的装饰缆索不参与主结构受力,但却是桥梁不可分割的一部分.为保证其成桥后主缆及吊杆线形,必须有一定的内力与主桥相匹配.提出了一种针对悬索桥装饰缆索的找形及内力计算方法,首先建立主缆模型,并将各吊杆作用简化为竖向约束,计算各区段缆索拉力及吊杆的张力,进而通过主缆及吊杆的适宜张力计算其下料长度.结合新疆某景观悬索桥实例,利用MIDAS/Civil建立主缆局部有限元模型,计算主缆、吊杆张力及理论下料长度,并对其进行风振激励下的动力特性验算.按该方法计算的下料长度及拉力进行施工,成桥后各方面均可满足要求.     

碟形弹簧的应力状态

本文对碟形弹簧片受力进行了简化分析,给出了变形的基本方程。为了简化计算,首先对方程进行了无量纲化,然后用文〔l〕的方法进行了求解,给出了薄膜张力计算公式。     

均布荷载作用下梁拱组合桥梁的实用计算

将外部静定、内部高次超静定的梁拱组合桥梁分解成梁拱闭合体和吊杆两种构件,并且将吊杆力假定为膜张力,通过力学方法求解得到下承式梁拱组合体系在均布荷载作用下挠度计算的实用公式及其修正系数,为设计人员理解梁拱组合体系的受力特性,在概念设计阶段确定较合理的结构参数提供了理论依据.     

基于剪切楔法的Hardfill坝自振特性和动力反应分析

基于剪切楔法,计入上游防渗面板的影响,推导了梯形断面Hardfill坝的运动微分方程.利用特殊函数--Liouville函数和合流超比函数进行求解,推导出Hardfill坝自振频率和振型的计算公式.根据自振频率和振型计算出Hardfill坝的振型参与系数,推导出在简谐波作用下的坝体加速度、速度和动位移的计算公式.通过计算实例,将基于剪切楔法的计算结果与有限元法的计算结果进行比较,证明了基于剪切楔法的Hardfill坝自振特性和动力反应理论计算公式的正确性.     

现役中承式悬吊桥面系拱桥静动力响应

针对一座现役的三跨(65m+85m+65m)中承式悬吊桥面系拱桥进行静动载试验和数值分析,实测该桥拱肋、桥面、横梁、吊杆在静力荷载下的挠度、应变,分析校验系数,并测试冲击系数、吊杆张力,分析了自振特性.结果表明,静力荷载下,该桥某拱脚处抵御负弯矩刚度较差,而其他各构件的强度及刚度均满足规范要求;动载下吊杆张力测试值与计算值误差在15%以内,强度满足规范要求;实测该桥冲击系数较大,且自振特性分析表明主跨和边跨的竖弯自振频率与扭转自振频率较为接近,边跨可能存在车桥共振;车桥耦合振动特性较差,吊杆尤其是短吊杆的疲劳受力较为不利.     

钢丝束和HDPE刚柔耦合振动下吊杆索力试验

基于结构动力学和复合材料振动力学,考虑了钢丝束和HDPE复合材料对吊杆频率的影响,推导出考虑抗弯刚度、转动惯量、剪切变形及转动惯量和剪切变形耦合影响下索力计算公式,在此基础上提出了考虑高强钢丝和HDPE复合材料刚柔耦合振动的吊杆力适用公式.通过室内不同张拉力试验,测试出有HDPE复合材料的4m,6m和8m三种长度索对应的频率,采用解联立方程组和数理统计的方法得出适用公式修正系数的取值,试验发现:有HDPE复合材料的吊杆频率比无HDPE复合材料的吊杆频率平均低1.552 7 Hz.通过室内和现场对不同长度及不同张拉力索力进行了试验,结果表明:实际张拉力与本文索力适用公式计算的理论张拉力最大误差为5.3%,表明推导出的公式可满足精度要求,有较强的实用性.     

考虑频率测试结果不确定性的拉索索力识别方法

频率法广泛应用于斜拉索和吊杆的索力实测中,但由于仪器误差和噪声的影响,频率测试结果具有一定的不确定性。为研究该不确定性对索力计算结果的影响,基于区间反演分析的思路,提出了一种考虑频率测试结果不确定性的拉索索力识别新方法。首先推导了两端弹簧转动支承拉索自由振动的特征方程,然后将实测多阶频率的上下限作为已知数代入该频率方程,即可识别索力和边界条件的可行解区间域。数值计算结果表明:能有效识别出拉索索力和边界转动刚度,且识别结果的精度随着所采用的频率数量的增加而增加。通过对某实际拱桥吊杆的索力识别,验证了该方法的工程可行性。     

变分法求解輥縫中金屬橫向流动問題——板带材橫向張力分布的确定

确定板带材的横向张力分布是板形分析的理论基础。本文根据体积不变定律,得出考虑金属横向流动的横向长度差方程。根据最小能量原理,对变形区内的变形速度和总变形功进行了计算,用变分法求解横向位移函数,确定了横向张力分布,建立了横向张力差计算公式,并同现有计算公式进行了对比,解释了实验的结果,为板带材平直度条件的研究和板形控制提供了依据。     

基于精细积分法的达芬方程分析

介绍了用精细积分求解动力学问题的方法,求解过程中将非线性项沿着系统以时间参数t按泰勒级数展开,结合Romberg积分法得到高精度的数值解.以此方法得到的计算结果为基准,做位移功率谱分析,绘制幅值改变时频率与振幅的关系曲线.通过求解达芬系统的自由振动方程证明了上述求解非线性动力学方程方法的有效性.     

基于RBF的系杆拱桥吊杆张拉控制研究

系杆拱桥施工过程中,吊杆张拉控制既是关键问题,也是难点之一.采用径向基神经网络(RBF)对一系杆拱桥吊杆张拉力控制计算进行分析.结合大桥吊杆张拉施工过程,采用有限元软件MIDAS建立空间梁单元有限元模型,模拟吊杆索力张拉过程.依据一定的吊杆张拉顺序,将成桥设计索力作为输入向量,以对应的吊杆初张力作为输出向量,利用MATLAB神经网络工具箱中的径向基神经网络的泛化特性,来逼近两者之间的非线性映射关系,直接计算出吊杆初张拉力,并与设计成桥索力进行比较.计算表明结果与设计值差值均控制在5%精度内,满足工程精度要求.     

架空索道缆索的挠度研究

本文从架空索道缆索及车厢振动系统的动力学分析的角度出发研究了架空索道缆索的挠度。它为挠度计算提供了新的更精确的算法,同时编制了可直接使用的计算机程序,提出了新的静态挠度公式及张力计算公式,列出了缆索及车厢的动力学方程并用数值方法求解,同时用单线循环式架空索道做了实验。在给定的条件下,实验结果与计算结果吻合较好,缆索最大挠度完全可以用数值计算结果代替实际值。     

湛河提篮式拱桥空间静力分析

以平顶山市湛河提篮式拱桥为工程实例,采用Ansys有限元软件建立了该提篮拱桥的空间有限元计算模型,分析了拱肋、系杆梁及吊杆等主要构件的受力与变形性能.计算结果表明:该提篮拱桥各构件的受力与变形基本关于跨中对称;全桥除端部2根吊杆张力较小外,其余吊杆张力分布较均匀,具有较大的安全储备;拱肋、系杆梁总体处于受压状态,在吊杆位置处弯矩发生变化,剪力产生突变;全桥以竖向位移为主,最大竖向位移发生在拱顶,拱肋横向位移偏向桥梁轴线方向,系杆梁竖向位移较小,基本维持在水平状态,该提篮拱桥各方向位移数值均小于规范规定的要求,桥梁线形控制较好.计算结果可为同类桥型设计提供参考.     

具有张力性质三次参数样条曲线的M-尺度细分

研究一类具有张力性质的三次样条曲线的可加细问题,得到了其M-尺度加细方程,所得结论涵盖了以往2-尺度加细的结果,并进一步讨论了M-尺度加细层张力参数的求解、选取不同节点时细分面具的计算等问题,得到了相应的细分规则.介绍了3-尺度细分的计算过程,并通过实例说明了其逼近优势.     

求解平行钢绞线斜拉索初张力的数值算法

从平行钢绞线斜拉索张拉的基本原则出发,首先通过悬链线理论推导出拉索在目标状态下的索形方程和无应力索长计算公式;然后提出了平行钢绞线拉索张拉过程中的两类问题及求解这两类问题的数值计算方法,将其应用于求解平行钢绞线斜拉索单根索股的初张力;最后使用Matlab编制了计算程序,并以在建的铜陵公铁两用斜拉桥为工程背景进行算例分析,对算法的有效性进行验证.结果表明:文中提出的方法高效、可靠,可以为平行钢绞线斜拉索的施工提供理论参考.     

Tokamak等离子体中快波电流驱动的扩散系数

利用由全波方法求解得到的离子回旋频率范围内快波在等离子体中激发产生的电场,采用Kennel和Engelman给出的扩散系数表达式,通过数值计算得到了离子回旋频率范围内快波在速度空间下的准线性扩散系数.利用其结果求解Fokker-planck方程,为进一步研究离子回旋频率范围内的快波在Tokamak等离子体中的电流驱动提供了理论基础.     

摩擦填料作用下土工充砂袋充填特性

为更准确计算土工充砂袋在充填完成时袋体形状及受力特性,针对袋体与充填料之间的摩擦对袋体的影响,通过在计算中引入填料与袋体间的摩擦,建立袋体的平衡方程,运用数值方法对方程进行求解.将袋体形状及张力与不考虑袋体与充填料之间的摩擦时的计算结果进行比较,发现袋体的形状及受力特性有显著的不同,同样条件下摩擦系数越大,充填完成时袋体的高度越大,最大宽度及触地宽度越小;袋体张力也不再是常数,而是随土工袋切角的增加而增大,最大张力远大于不考虑摩擦时的张力.     

字盘案称结构尺寸的优化设计

本文推导了字盘案称机构的几何计算公式及静力平衡方程,建立了优化设计的数学模型,并采用了正交计算设计方法进行优化设计。计算时还采用了0.618法,顺利地解出按通常算法无法求解的超越方程。实际计算结果与现有的此型号字盘案称比较表明:理论计算公式是正确的,所采用的优化设计方法是可行的。     

用数值解法求解汽车后视镜脉动压力场

通过对常规的N-S方程进行变形处理，化为涡量方程的形式，导出了适合于工程应用的求解由于汽车运行而产生的脉动压力场的理论计算公式．最后利用数值解法计算了汽车后视镜产生的脉动压力场，并与风洞试验结果进行了比较，取得了良好的效果．     

FD-SWE-Ⅱ型驻波实验仪上弦振动的研究

讨论了弦线振动横波波动方程,指出了驻波与共振现象之间的关系,研究了固定弦线密度下弦线张力与波长关系、振动频率与波长关系,通过对实验数据的拟合,找到了弦线张力与波长的最佳振动频率为110 Hz及振动频率与波长的最佳张力为1.36 N.