U形渡槽三维流固耦合体风振响应分析

以排架U形渡槽为研究对象,建立三维流固耦合模型,通过自回归滑动平均（ARMA）模型模拟的脉动风,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法分析了U形渡槽风振动力响应.结果表明:在风荷载作用下,水体与槽壁的动力相互作用是一种复杂的非线性过程;槽内水体晃动产生的动水压力很小,但水体的存在增大了槽体的横向位移;由于水体和槽壁间的耦...     

U形渡槽水体大幅晃动的ALE有限元模拟

应用任意拉格朗日-欧拉有限元方法分析大型u形渡槽结构中流体的大幅晃动问题；针对不同的水位，研究渡槽结构在谐波激励和地震作用下的振动反应．数值分析表明，渡槽结构中水体的晃动具有明显的非线性特征，且随着水位的增高，水体晃动的非线性增强；同时存在某一水位使得水体的晃动幅度产生突变增大．     

排架渡槽-水流固耦合体隔震分析

以排架渡槽为研究对象,建立3维渡槽-水流固耦合体计算模型,设置板式橡胶隔震支座,通过Mooney-Rivlin应变能密度函数模型模拟橡胶材料的本构,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法求解渡槽和水体间的耦合动力作用问题,针对不同水深工况,计算分析渡槽-水流固耦合体自振频率以及在地震作用下的位移、应力和水体晃动波高。研究结果表明:渡槽横槽方向为结构刚度最小方向,隔震支座的设置降低了渡槽结构的刚度,延长结构的自振周期;在地震作用下,槽体与水体间的流固耦合作用使得槽身内壁两侧的应力较大;隔震支座的设置增大渡槽结构的位移响应以及槽内水体晃动的幅度,但有效降低渡槽各部位的应力响应,提高渡槽结构的抗震性能。     

强震作用下渡槽TLD 效应模型试验研究

通过对矩形截面渡槽的单跨模型进行动力试验研究,探讨了渡槽在刚性地基强震条件下的调谐液体阻尼器(TLD)效应;通过调节槽内水位,研究了水体横向减震作用与深宽比的关系。试验结果表明,水体的晃动及水波破碎对渡槽的横向动力响应起到了 TLD 减震作用。渡槽内水位增加会改变结构的动力特性,使渡槽结构自振频率下降。在强震作用下,TLD 横向减震效果随水位变化发生波动,当槽内水体晃动频率与渡槽结构自振频率接近时,减震作用最为显著。     

矩形渡槽流固耦合体系风致的动力性能

以排架矩形渡槽为研究对象,建立三维渡槽水流固耦合计算模型,通过自回归滑动平均(ARMA)模型模拟脉动风,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法求解渡槽和水体的耦合相互作用问题,针对不同水深工况、不同渡槽截面高宽比,计算分析渡槽流固耦合体系在风荷载随机动力作用下的横向位移、倾覆力矩及动水压力.研究结果表明:不同高宽比的渡槽随着槽内水深的变化,其流固耦合体系风致动力性能的变化规律性相近;在等流量水深工况下,截面高宽比的变化对渡槽结构的振动和稳定性有显著影响,在渡槽抗风设计中应予以重视.     

考虑土-结构相互作用渡槽流固耦合体风振响应分析

以排架渡槽为研究对象,分别建立考虑土-结构相互作用(SSI)效应和不考虑土-结构相互作用(SSI)效应下的三维渡槽-水流固耦合体风振计算模型,通过自回归滑动平均(ARMA)模型模拟脉动风,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法求解渡槽和水体的耦合相互作用问题,针对不同水深工况,分别计算分析渡槽流固耦合体系在风荷载随机动力作用下的动力响应。研究结果表明:考虑SSI效应使得渡槽结构横槽向抗风刚度降低,导致结构风振位移响应增大;渡槽结构各部位最大主应力随槽内水深增大而增大,考虑SSI效应渡槽结构主应力稍大于不考虑SSI效应渡槽结构主应力;在脉动风荷载作用下,水深是决定渡槽倾覆力矩和动水压力的控制因素,土-结构作用的影响较小。     

余震持时特性对高烈度区渡槽动力响应的影响研究

主震发生后会在短时间内引发多次余震，长持时余震是否会对主震受损后的高烈度区渡槽结构造成额外损伤仍需探讨．以滇中引水工程某典型梁式渡槽为工程实例，建立渡槽-水-支座-支撑结构全耦合有限元模型．基于能量持时的定义，以设计反应谱为基础，从PEER强震数据库中选择长持时和短持时地震动记录来构造主、余震地震序列，对渡槽结构进行非线性动力分析；充分考虑主震作用后渡槽的初始损伤状态，提出了渡槽损伤评价指标，探讨了不同持时的余震对主震受损后渡槽结构动力响应的影响．结果表明：余震持时特性对主震受损渡槽的抗震性能有显著影响，长持时余震对主震受损后渡槽结构造成更严重的累积损伤，在渡槽动力响应分析中不容忽视．因此，在渡槽地震安全评估和抗震设计时，除需考虑余震的频谱特性和幅值外，还应重点考虑持时特性．     

渡槽-水体系统的地震反应分析

以某梁式柔性墩渡槽工程为背景,建立了水体－渡槽的主、次系统动力分析模型,分别采用时程分析法和振型分解反应谱法,对横向地震激励下该系统的地震反应进行了分析。研究结果表明,槽体中水体存在明显的晃荡作用,起到了ＴＬＤ的效应;当渡槽采用橡胶支座后,ＴＬＤ效应虽有所下降,但却构成一个ＴＭＤ与ＴＬＤ共存的系统,减震效果更加显著     

附加质量法在大型梁式渡槽抗震分析中的应用

结合考虑流固耦合的动力方程组,采用附加质量法对渡槽进行动力响应计算。结果表明,渡槽槽身与水体的动力相互耦合作用对渡槽结构自振频率影响较大,故在分析渡槽结构的动力特性时必须考虑此作用;流固耦合作用对渡槽槽身各阶振型亦有相应影响,随着槽内水位的增高,槽身的各阶自振频率依次递减且竖向振型是独立的,横向振型与扭转振型耦联;槽内水体与槽身的横向振型同步,当槽身振型以竖向弯曲为主时,渡槽附联水体横向振型不明显。     

南水北调工程洛河渡槽耦合动力分析

在合理模拟临跨的静态荷载以及质量影响的基础上，采用三维有限元对南水北调工程沼河大型渡槽典型槽段单跨渡槽进行结构地震动力分析，对于影响渡槽结构动力响应的盆式支座、槽内水体与结构的流固耦合作用以及桩基-土体的动力相互作用，参照相关规范的原则和相关研究成果，在尽可能反映其实际影响和合理简化的基础上进行模拟，研究了结构自振特性、结构各部位的动力位移、应力以及内力响应。计算结果表明：采用不同水体模拟方法和不同计算分析方法得到的动力响应规律是一致的，动力响应值比较接近。     

大型拱式U型薄壳渡槽结构的模态分析

采用三维有限元方法对拱式U型渡槽结构进行了模态分析，包括空槽、3.5m水深（出于研究目的而采用的参数）、设计水深和满槽水深等工况。分析了流固耦合的渡槽结构的基本动力性能和水体对渡槽结构的影响，为渡槽结构的抗震设计提出了建议。     

棱形液舱内液体晃荡问题的SPH数值模拟

应用改进的SPH方法模拟棱形液舱在不同充液比、横摇激励频率工况下的液体晃荡行为。该方法能模拟出液体大幅度非线性晃荡产生的翻卷、破碎等现象,模拟结果与实验结果吻合较好。通过改变舱体结构,对带有隔板的棱形液舱进行数值模拟,分析隔板对液体晃荡特性的影响。结果表明:充液比及激励频率对液体的晃荡特性有重要影响,且适当改变箱体结构可以有效地抑制晃荡现象。     

垂直隔板开孔率对液体晃荡影响的试验

为了研究垂直隔板开孔率对液体晃荡特性的影响,采用六自由度运动模拟平台,在外激励频率为0.8～1.2倍无隔板液舱一阶固有频率范围内,对安装不同开孔率垂直隔板的矩形液舱开展了一系列晃荡试验.试验结果表明:不同外激励频率作用下开孔率为0.1的开孔隔板在减小液体最大晃荡波高和部分位置的最大冲击压强等方面优于无孔隔板;开孔隔板抑...     

U型渡槽参数化有限元建模与智能优化设计研究

为推动U型渡槽的结构优化设计更好地向智能化、自动化发展,建立了一套结合参数化有限元分析程序及智能优化算法程序的结构优化设计系统。基于自主研发的大型有限元通用程序HSNAP,开发了参数化建模程序模块,实现了渡槽三维设计模型的参数化描述;结合多核并行技术,编制了并行化鲸鱼优化算法程序进行优化计算。结合某灌区U型渡槽工程,以混凝土用量最低为优化目标,采用所提出的结构优化设计系统对渡槽结构尺寸参数进行优化,分析结果表明,与原设计方案相比,优化方案能够满足结构的安全要求,并具有显著的经济效益。     

设置竖向隔板的矩形TLD的动力特性

基于线性波浪理论,建立了设有竖向隔板的矩形TLD液体晃动问题的基本方程,并给出了晃动力的计算公式。通过数值计算,研究了设有竖向隔板的矩形TLD动力特性,为深入探讨利用其作用为主动调谐液体阻尼器的模型奠定了理论基础。     

充液椭球形Cassini贮箱刚-液耦合晃动特性试验研究

针对火箭发生刚-液耦合晃动现象时,箭体产生的横向偏移和姿态偏转难以在地面有效模拟的问题,设计并提出了一种基于六自由度平台的地面刚-液耦合晃动实验装置及方法,介绍了该装置的基本结构系统、刚-液耦合晃动实现方法及流程。在不同激励频率和多组充液高度下,对无挡板贮箱的刚-液耦合晃动位移进行了试验研究,发现激励频率与刚-液耦合晃动位移之间满足三次多项式函数关系。此外,从液体晃动的被动控制角度出发,在相同工况下对比探究了薄膜浮板与环形挡板对液体晃动的抑制效果,并对两种挡板结构下的晃动位移差异进行了解释分析。实验发现：薄膜浮板在不同充液高度下的“频率-位移”曲线趋势基本一致;而环形挡板与初始液位高度水平时,其对液面晃动的抑制效果最明显。