弹性车轮瞬态动力响应的有限元仿真方法研究

初步讨论了橡胶弹性车轮瞬态动力响应的有限元仿真方法,进行了基于橡胶材料超弹性特性力学本构关系建模方法研究,在此基础上模拟了弹性车轮与刚性车轮在道岔冲击载荷作用下的瞬态动力响应.     

厢式超大型浮体瞬态水弹性响应有限元分析

建立了分析任意动力外荷载作用下超大型浮体瞬态弹性响应的时域有限元方法,并通过已有的试验数据对该方法进行了验证.对浮式跑道在飞机着陆期间的瞬态行为进行了数值仿真分析,其中,飞机在着陆期间产生的外力、飞机的位置以及速度时间历程均采用波音747-400大型喷气式客机的数据进行模拟.计算结果表明:飞机着陆早期其滑行速度超过跑道弹性变形波速,而随着飞机减速直至完全停止后,弹性变形波才超过飞机并与停止的飞机碰撞而使部分弹性波被反射.     

用回传波射矩阵法分析刚架瞬态响应及结构阻尼的影响

将结构阻尼的影响引入应用于杆系结构动力响应的弹性波分析方法——回传波射矩阵法．由于阻尼可以消除频域中矩阵求逆的奇异性,从而避免了采用Neumann级数展开方法求解,大大提高计算效率．在17杆的铝合金桁架受冲击载荷作用的实题中,将计算结果与弹性解和实验结果比较,表明在初期响应过程中阻尼解与弹性解和实验吻合良好．     

考虑冲刷效应的曲线钢梁桥动力响应研究

针对受冲刷影响的曲线钢梁桥的动力响应开展研究。首先计算了不同冲刷深度下桥梁自身的动力特性,结果显示冲刷会显著降低结构的横向基频。采用随机振动谱分析方法计算桥梁波激振动响应,采用瞬态动力时程分析方法计算桥梁风致振动响应及车致振动响应,分析结果表明,冲刷深度对波浪、风、车辆引起的桥梁结构横向振动均具有显著影响。最后通过开展现场实测验证了以上分析结果。     

气动力作用下旋转叶片的动力特性研究

气固耦合振动是叶片振动的影响因素之一,为了了解旋转机械中叶片在气流作用下的动力特性,使用CFX和ANSYS分别求解流场和结构响应.探讨了叶片在气流激励下的耦合计算方法,将旋转叶片与气流作为一个系统进行气流场与固体弹性结构的瞬态动态响应计算.建立了一个旋转叶片流道模型,对气流场进行全场三维非定常瞬态求解,将非定常气动载荷引入旋转叶片有限元结构计算中,得到叶片在不同转速下的强迫响应,并对其响应位移变化进行分析比较.结果显示在非定常条件下,叶片的不稳定范围位于固有频率附近.此研究为工程上对旋转叶片的动力响应预估和研究提供了一个可行的方法.     

基桩低应变检测三维问题的数值计算

为更好地服务于基桩低应变测试,文章建立了三维条件下桩土系统瞬态振动计算模型.利用交错网格有限差分法求解三维弹性波动方程,得出了完整桩在瞬态竖向激振力作用下的动力响应,给出了桩顶不同位置的速度时程图,比较分析了一维(1-D)、三维(3-D)条件速度响应的差别,直观地反映了波在桩中的传播特点,对工程实践具有指导意义.     

粘弹性框架瞬态响应的回传波射矩阵法研究

文章将应用于弹性杆系结构动态响应的回传波射矩阵法扩展应用于粘弹性框架的瞬态问题的求解。回传波射矩阵法在应用于弹性结构时,为了避免频域里矩阵求逆的奇异性,求解时对矩阵(I-R)-1采用牛曼级数展开;对于粘弹性结构,由于有粘性阻尼,所以不存在奇异性问题,不需用级数展开。文中用单根悬臂梁的例题和9根杆的框架的例题验证了回传波射矩阵法解粘弹性结构的精确性和计算效率。     

大直径桩在三维黏弹性土体中瞬态振动数值计算

为了更加深入地进行桩基低应变数值模拟计算,文章将桩土均视为黏弹性体,建立了三维条件下桩-土系统瞬态振动计算模型;利用交错网格有限差分法求解三维黏弹性波动方程,引入吸收边界,得到了完整桩在瞬态竖向激振力作用下的动力响应;通过对比不同黏弹性参数作用时三维(3D)条件下桩顶振动速度响应,对桩土黏弹性参数进行了分析;对桩顶不同拾振位置曲线进行模拟,求得了黏弹性条件下大直径桩的最佳拾振位置,直观地反映了波在桩中的传播特点,对工程实践具有一定的指导意义。     

桥梁多次重撞击动力学响应的瞬态波效应法

为精确计算地震过程中桥梁的瞬态波响应,研究了多次重撞击现象对桥梁地震响应和安全性能的影响。针对剧烈竖向地震作用下梁可能偏离支座的双跨单墩连续梁桥,采用Ber-noulli-Euler梁模型描述上部结构和St.VENANT杆理论模拟桥墩结构。将竖向地震动以正弦激励形式的人工地震激励代替,应用瞬态波传播理论研究地震过程中上部结构和桥墩之间的多次重撞击现象。提出了计算桥梁多次重撞击瞬态动力学响应的瞬态波效应法。该方法避免了求解耦合重撞击力的强非线性方程,能够较精确地计算多次重撞击过程和分离过程中的瞬态波响应,准确描述结构中的撞击波传播现象。研究结果表明:重撞击力数值巨大;随着桥墩弹性模量的增大,最大重撞击力逐渐增大,而最大墩顶位移逐渐减小;竖向地震动引起的多次重撞击对桥梁的地震响应有较大影响,应当在连续梁桥的抗震设计中予以考虑。     

单层球面网壳结构稳定若干分析

利用大型通用有限元软件ANSYS对一个40 m跨度的单层K8网壳进行了分析。分析包括静力稳定分析和动力稳定分析。静力稳定分析方面有线弹性屈曲分析、几何非线性稳定分析以及双非线性稳定分析。计算了不同的缺陷下网壳的极限荷载因子,分析了网壳的缺陷敏感性,探讨了采用理想弹塑性模型模拟钢材Q235的合理性。动力稳定分析方面有模态分析和瞬态动力分析。针对网壳是否考虑静荷载作用分别进行模态分析,考察了静力荷载产生的应力和变形对结构的自振频率的影响。采用taft波,并分别用比例调幅为0.3 g和0.4 g,再对网壳进行瞬态动力分析,比较其动力响应,得出了对工程结构设计有用的结论。     

大跨度空间钢管桁架结构的风振响应和风振控制研究

为了获得大跨度空间钢管桁架结构在风荷载作用下的实时受力、变形情况和风振系数,本文采用自回归法编制计算程序,数值模拟具有空间相关性的大跨度空间钢管桁架结构的多点风速时程,根据由风速时程转化的作用于结构的风荷载时程对两个大跨度空间钢管桁架结构进行风振响应分析和风振系数的计算.结果表明,编制的计算程序可较好地模拟大跨度空间钢管桁架结构的空间点风速时程,计算所得风速时程的功率谱与目标功率谱吻合较好;采用粘滞阻尼器后结构节点位移及杆件应力振动幅值均有所降低,可有效地减小结构的风振响应;根据风振响应的计算结果给出了可供设计参考的结构风振系数.     

瞬变电磁波测井三轴感应响应特征

瞬变电磁波测井的关键在于对不同界面的探测与识别,为提高仪器的灵敏度和探测距离,采用时间域瞬变电磁方法,模拟高精度三轴测井装置下的瞬变电磁波响应.结果表明:地层距离接收线圈越远,则异常出现的时间越晚,对异常的探测越不敏感;异常场的响应分析表明时间域远探测距离可达50 m左右;同时,瞬变电磁波测井响应对线圈的收发距并不敏感,因此可以采用较短的仪器长度达到频率域较长仪器才能做到的远探;瞬变电磁波遇到高阻层时传播速度加快,识别油-水层界面的能力增强可见瞬变电磁波测井拓展了薄层敏感性测井资料在储层评价方面的应用,对于电磁波测井领域的发展意义重大.     

弹性方柱中波的传播规律Ⅲ. 无限长方柱的瞬态响应

提出行波追踪方法,在以前工作中得到解析形式的频散方程、群速度方程和稳态响应的基础上,完全得到无限长方柱在任意外力作用下解析形式的瞬态响应。绘制了无限长方柱在外力作用下的瞬态响应,并同有限长方柱中的行波进行了比较。     

网架结构的竖向地震响应分析

本文针对网架结构的特点,编制了通用有限元静动力计算及绘图程序,并利用该程序对大中跨度的网架结构进行了竖向地震响应的计算和分析.     

波浪模拟标定系统的设计

基于重力加速度式波浪传感器的工作原理,设计了一套波高在05~9 m范围可调、周期在2~40 s连续可调的波浪模拟标定系统。系统根据正弦波浪理论,将波浪传感器安装在可做匀速转动的一圆形桁架上,波浪传感器的运动轨迹可看做正弦运动,以此进行模拟标定,再由控制系统控制波浪传感器的旋转半径和桁架的转动周期,从而实现对波高和波周期的模拟和标定。最后通过有限元对桁架的整体结构强度和刚度进行分析,并在理论上对系统的模拟标定精度作出分析,得到波高精确度为±2 mm,周期精确度为±01 s,达到设计和使用要求。     

部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥车激振动响应分析

为研究部分填充混凝土钢管桁梁桥车激振动响应,以陕西某部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥为工程背景,基于分离迭代法原理,采用APDL语言自编车桥耦合振动系统求解命令流实现其车激振动响应计算;对比分析了不同填充系数、桥面不平度等级、车速等因素对桁梁桥动力响应的影响。结果表明：部分填充混凝土能有效提高钢管组合桁梁桥的竖向动力刚度,降低桁梁桥的动力响应,提高桁梁桥在车辆荷载作用下的抗疲劳性能;随着填充系数增加,主桁跨中下弦杆相对刚度先减小后增大,轴力最大值呈现先减小后增大变化趋势;桥面不平度是部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥车激振动的主要影响因素,桥面不平度等级越低,桁梁桥动力响应增幅越大;部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥动力响应最大值并不随车速增加而单调递增,当车速为60 km/h或120 km/h时,桁梁桥动力响应值最大。部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥填充系数推荐取值范围为0.35 ~ 0.5。     

完整桩瞬态纵向振动的模拟计算

提出完整桩受瞬态激振力作用下纵向振动的模型,并用有限差分法计算桩的瞬态纵向振动.理论计算响应与工程桩的反射波法动测结果有较好的相关性.桩身各点纵向振动时程由空间曲面网线图表示,用该图非常直观地研究了桩中应力波的传播过程.文章对桩基低应变动力检测具有理论和实用意义.     

基于主元分析的网架结构损伤识别方法

提出了利用实测频响函数及主元分析进行网架损伤识别的方法.首先用网架动测得到的频响函数数据建立损伤识别矩阵,用主元分析方法对原始数据变量空间进行降维处理,利用包含原始数据信息最多的前几阶主元,作出多元控制图,进行损伤识别.该方法不需要模态参数,避免了由模态分析中的模态拟合误差所引起的损伤误判.为了验证所提出方法的可靠性,完成了一个足尺网架在不同损伤情况下的动测试验,分析结果表明,所提出的损伤识别方法可行、可靠,尤其对于噪声环境下和具有一定局部非线性的网架有良好的适应性.     

钢管拱桁架在地震作用下的动力响应研究

研究了单榀钢管空间拱桁架在地震荷载作用下的动力响应。采用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元动力分析程序,探讨了该结构在竖向输入El-centro地震波作用下的动力响应,以及在各级地震荷载作用下,如何计算拱桁架的动力响应。指出结构的位移和内力响应随地震加速度峰值的增加呈非线性变化;支座附近的杆件塑性应变响应最大,发展最快,首先达到材料的极限应变而退出工作;在地震响应中,该结构支座附近的杆件是最薄弱的部位。     

波导与开口腔体瞬态特性研究

从理论上分析了矩形波导中传播模式的瞬变过程，给出了在冲激脉冲、阶跃脉冲和高斯脉冲波形激励下，波导中电磁波瞬态响应的解析公式，并采用时频分析方法对波导中传播信号、开口腔体的散射信号的瞬态特性进行了分析．分析结果发现，当电磁脉冲信号投射到开口腔体上时，其散射信号中含有与其腔体形状、尺寸特征有关的谐振模式，不同的腔体目标，其散射信号后期信号中的谐振频率不同，通过提取散射信号中的谐振特征，可对带腔体目标进行目标识别．