九跨预应力混凝土连续梁的环境振动试验与模态分析

介绍了深圳市松岗高架桥———九跨预应力混凝土连续梁桥的现场环境振动试验的概况.利用频域中的峰值法(PP)和时域中的随机子空间识别法(SSI)分别进行桥梁模态参数识别;利用ANSYS建立了全桥三维有限元模型并进行了理论模态分析,理论计算和实测结果吻合较好.此类测试与分析有助于桥梁的状态评估与维修加固.     

上海中心施工过程动力特性的数值模拟与监测

为分析上海中心在施工阶段的模态变化,对其在施工阶段的动力特性进行长期监测,介绍某次环境激励下的振动测试,分析施工活动对模态识别的影响,并提出应用短时傅里叶变换技术选取合适监测数据以减少施工活动干扰,提高识别精度。最后,将识别结果与考虑实际施工过程的Midas/Gen有限元模型计算结果进行比较。研究结果表明:施工阶段下结构的加速度振动幅值随施工阶段明显增大;模态频率实测结果低于数值模拟结果;应用短时傅里叶变化技术选取合适监测数据能有效减少施工干扰;基于环境振动的施工阶段模态参数识别可用于修正上海中心的初始有限元模型,为今后运营阶段的健康监测提供更精确的基准模型。     

刚架桥动力特性测试分析与研究

桥梁结构的动力特性能够很好地表现桥梁的健康状况和损伤状态,分别通过环境随机激振技术和定点跳车激振方法对一座刚架桥的动力特性进行了测试,给出了利用随机振动理论和响应传递函数识别结构的频率、振型和阻尼比的方法,并对两种测试方法进行了比较.通过ANSYS建立空间有限元模型,对桥梁结构的无载和有载动力特性进行了仿真分析.实测与理论分析表明:按本方案测试获得的试验结果较为理想,环境激励测试能获得更多阶的振型和自振频率;而跳车激振方法只能很好地激发结构的基本弯曲振动模态.通过试验研究结果验证了有限元动力分析模型的正确性,可为同类桥梁的测试和分析提供参考.     

简支梁桥的振动测试与动力特性分析

以某座钢筋混凝土梁桥为例,在简要介绍该桥梁概况及桥梁振动测试试验过程的基础上,结合试验结果建立了符合测试桥梁当前状态的有限元模型,通过测试桥梁实测结果和有限元模拟计算结果的比较,较为详细地分析了该钢筋混凝土梁桥的动力特性。结果表明:桥梁实测、计算频率和振型基本吻合;建立合适有限元模型可作为测试桥梁今后的动力特性变化的参考,对桥梁评价和养护有一定的指导意义。     

基于环境振动和贝叶斯定理的有限元模型 自动修正方法及应用

传统的有限元模型修正方法通常没有定量考虑测试误差和模型误差的不确定性对修正结果的影响,并且难以用于复杂结构.针对上述问题,提出了一种基于环境振动测试和商业软件交互访问的贝叶斯有限元模型修正方法.该方法以环境振动测试和快速贝叶斯方法识别所得模态参数为已知数据,基于贝叶斯定理得到修正参数的后验概率密度函数,利用单纯形法最小化修正参数的负对数似然函数,得到其最有可能值及后验变异系数,并通过SAP2000有限元模型和MATLAB修正程序的交互访问,实现复杂结构有限元模型参数的自动修正.对某两层大跨楼板结构进行了环境振动测试和模态参数识别,利用所提方法直接对混凝土楼板和钢梁的弹性模量进行修正,修正后的自振频率和振型与识别值吻合较好.     

基于环境振动测试的桥梁柔性桥塔动力特性识别

针对桥梁柔性桥塔动力特性的识别问题,阐述了基于环境振动测试的结构动力特性识别技术与原理.结合某桥梁柔性桥塔工程实例,分析了该方法的一般步骤、技术细节和实现过程.测试、识别得到了实例桥塔的动力特性数据,该数据与桥塔结构有限元理论计算的结果基本一致.可为同类桥梁桥塔的动力特性测试提供技术借鉴和参考.     

钢管混凝土拱桥模型的模态测试方法与应用

以结构模态参数为基础的结构动力分析是桥梁结构动力分析的关键问题之一.首先建立某一钢管混凝土拱桥的有限元模型,并进行动力分析.其次对该模型进行模态试验,采用结合环境激励技术的特征系统实现算法(ERA法)识别该结构的模态参数,即识别得到该结构的前6阶频率和振型.最后通过比较测试结果与有限元计算结果可知,对此类复杂结构作进一步的有限元模型修正是必要的.     

洪塘大桥六跨预应力连续梁的动力特性分析

以福州市洪塘大桥为背景,进行了该桥六跨预应力混凝土连续梁桥部分的环境振动实验,利用时域 的随机子空间识别法(SSI)进行识别桥梁的动力特性．进一步地,利用ANSYS建立了全桥三维有限元模型并 进行了理论模态分析,理论计算和实测结果吻合较好．此类测试与分析有助于桥梁的状态评估与维修加固．     

钢筋混凝土简支斜交宽梁桥动力特性分析

以省道306线福建永春达中桥为例,分析了钢筋混凝土简支斜交宽梁桥的动力特性.首先介绍了全桥现场环境振动试验的概况;然后利用频域中的峰值法(PP)和时域中的随机子空间识别法(SSI)分别进行桥梁模态参数识别;最后利用ANSYS建立了全桥三维有限元模型并进行了理论模态分析,得到了该桥的前9阶频率和振型,其理论计算和实测结果吻合较好.结果表明,斜交宽梁桥具有竖向多扭转振型的特点,进行竖向模态测试时需布置3排加速度传感器.     

高耸结构建造阶段环境振动测试与模态分析

以建造阶段的广州新电视塔为研究背景,详细介绍了在一般风荷载激励下,对其进行的一次环境振动测试,然后用频域法和时域法两种不同的方法识别出了在测试阶段电视塔的前十阶模态频率及相应的振型和阻尼比,并与SAP2000有限元模型的计算结果进行了比较。结果表明本次频率的测试值和理论值低阶模态频率符合得很好,但高阶存在一定的差异。表明此次环境振动测试结果可以用来修正电视塔的初始有限元模型,从而为今后的健康监测和损伤检测提供较精确的基准模型。     

斜拉桥动力特性分析

有限元模型对桥梁质量和刚度分布模拟是否准确,直接影响桥梁的动力分析结果.本文对斜拉桥的索、桥塔、主梁等结构的已有建模方法进行了探讨和评述.针对斜拉桥特点,采用三维梁单元、板壳单元、杆单元等建立大桥的有限元空间分析模型,进行结构动力特性分析.将计算结果与实桥脉动测试结果进行比较,结果显示与实测结果相当吻合,进一步验证了模型的有效性,同时也为大桥进一步进行链康监测的研究提供了依据.     

基于EDEM的粮食立筒仓卸料动态侧压力研究

立筒仓卸料过程中,贮料流态不断变化,仓壁压力随之表现出不同变化规律。为研究卸料过程中贮料在粮食立筒仓中的流动状态和速度分布、贮料对仓壁产生的动态侧压力以及相应超压系数,采用离散元仿真软件EDEM对粮食立筒仓卸料过程进行模拟,分别选定两种不同卸料速度工况,并结合试验结果对比分析动态侧压力。结果表明：通过直接观察和整体流量指数分析筒仓内贮料流动状态,贮料流态与其所处的筒仓位置有关,发展进程为整体流动—管状流动—漏斗型流动;EDEM仿真模拟与试验结果的静态侧压力值接近、动态侧压力分布规律一致,且超压系数误差在合理范围内;卸料整体过程中,流速快工况的超压系数均大于流速慢工况;筒仓仓壁下部1/3hn范围内的动态侧压力突增最为明显,贮料内部不断重复动态拱过程致使仓壁卸料压力呈现不同震荡分布,且该位置的超压系数高于现行规范的水平侧压力修正系数Ch。EDEM离散元卸料仿真进行动态侧压力研究具有可行性,研究成果可为筒仓结构安全设计提供参考。     

Finite element model updating of bridge structures based on sensitivity analysis and optimization algorithm

The dynamic characteristics of bridge structures, such as the natural frequencies, mode shapes and model damping ratio, are the basis of structural dynamic computation, seismic analysis, vibration control and structural health condition monitoring. In this paper, a three-dimensional finite-element model is established for a highway bridge over a railway on No.312 National Highway and the ambient test is carried out in site, the dynamic characteristics of the bridge are studied using the finite-element analysis and ambient vibration measurements. Comparison between the theoretical and experimental results shows that the frequency differences of the modes range between 0.44% and 8.77%. If the measurement is more reliable, the finite element model updating is necessary. Thus, a set of design variables is selected based on sensitivity analysis, then the finite element model of the bridge is updated based on optimization algorithm. The results of model updating show that the proposed updating method in this paper is more simple and effective, the updated finite element model can reflect the dynamic characteristics of the bridge better, the analytical results can provide the theoretical basis for damage identification and health condition monitoring of the bridge.     

柴油机缸体三维振动特性的数值计算和试验模态分析

本文对Q-485柴油机缸体三维振动动态特性的分析,选用有限元数值计算和试验模态分析两套方案:前者运用子空间迭代法计算特征值和特征向量;后者则分别用频域分析中的单模志多项式曲线拟合法,多模态线性优化迭代法和多模态多项式曲线拟合法,以及时域分析中的复指数法进行参数识别。在0—800Hz频率范围内识别出了6个模态,建立了离散系统的模态模型,得到了较满意的结果。     

基于有限元法的硬X射线调制望远镜建模及动态性能分析

硬X射线调制望远镜(HXMT)在发射过程中,会受到惯性力、正弦载荷及随机载荷的激励,同时支撑结构与星载载荷振动也会相互影响,因此需要对整星进行动态性能分析。对于HXMT整星结构,无法进行理论计算,且由于结构内部的局限性,力学振动试验只能测试有限个点的动态响应,因此对整星进行有限元分析是一种行之有效的方法。整星结构部件众多,连接复杂,必须对各个星载载荷进行合理的简化,以避免网格数量巨大导致计算收敛困难的问题。文章在理论分析基础上,提出了一种有效地建立整星结构合理有限元模型的方法,并借助HXMT的动态试验进行了验证,得到了总体的动态性能。研究结果为同类卫星的有限元分析提供方法,具有较强的参考价值。     

利用有限元动力响应分析预测复杂零件的机械振动

为了阐述有限元动力响应分析在预测复杂零件机械振动方面的应用，以内燃机机体为例，建立了内燃机机体的有限元动力学分析模型，利用有限元分析软件ANSYS对机体进行了动力响应分析，得到了机体随时间变化的应力分布和机体各节点位移时间响应历程。最后对机体的振动响应进行了频域分析，丰富了有限元动力学分析在机械振动领域中的应用。     

筒仓-贮料-地基相互作用系统地震响应研究

为揭示筒仓-贮料-地基系统在动力作用下的相互响应机理,开展小型振动台筒仓试验,研究了地震荷载作用下筒仓复合结构加速度、位移和土压力的响应规律,并通过数值模拟对筒仓-贮料-地基相互作用系统的地震响应规律进行了分析.结果表明:筒仓仓顶加速度峰值随贮料增加呈先增大后减小的趋势,贮料与筒仓的相对运动对筒仓系统具有减震作用.同一工况筒仓母线上的位移形态相近,位移峰值随着贮料量的增大而增大,沿高度方向上下相差较大.在地震波作用下,土压力上下浮动,但整体上呈现出逐渐上升的趋势,直至稳定在某一数值.研究成果可为地震作用下筒仓结构的安全运营提供一定的理论依据.     

内燃机曲轴动态特性有限元分析及试验验证

曲轴作为内燃机设备中的关键零部件,对系统动态特性的影响至关重要．为此,以X6170ZC型柴油机曲轴为对象,利用有限元方法对其动态特性进行深入研究．首先研究系统固有频率、阻尼比和振型等动态特性参数的辨识方法;然后利用Pro／E创建曲轴的三维实体模型,并用有限元软件对该曲轴模型的模态参数进行计算;最后,用模态测试的方法验证了上述方法的有效性．结果表明,该有限元模型在一定频率范围内能够较好地表征物理模型的动态特性．