大型电厂空冷结构与风机耦合振动响应分析

空冷结构属钢-混凝土混合结构,刚度和质量沿竖向分布极不均匀,与动力设备耦合振动响应明显。通过大比例模型试验和ANSYS软件模拟计算,研究了空冷结构的动力性状和不同工况下不同频率时结构的动位移和动应变响应。结果表明,实测振型与计算模态吻合,扭转效应明显,振型高度耦合,模型频率计算值小于试验值,反推的原型频率值大于原型频率计算值。耦合振动响应测试结果与计算结果基本一致,低阶共振大于高阶共振,风机应避开结构前三阶频率。风机全开产生的动位移不容忽视,但其动应变仍在弹性范围内,应注意疲劳破坏,建议用良好冲击韧性和冷弯...     

冷弯薄壁型钢组合墙体简化计算模型研究

组合墙体作为冷弯薄壁型钢结构体系的主要承重和抗侧力构件，其受力性能对房屋整体结构抗震性能的影响应重点关注. 基于此，建立冷弯薄壁型钢组合墙体简化计算模型，采用非线性对角弹簧模拟分析组合墙体的剪切变形，设置梁式杆件模拟分析组合墙体的弯曲变形，且墙体门窗洞口的影响也可在模型中体现. 借鉴日本规范建议的墙体等代拉条法，推导出简化计算模型中对角弹簧轴向刚度的计算方法. 结合组合墙体拟静力加载试验，验证了组合墙体简化计算模型的正确性，该模型满足基于弹性的设计要求，不适用于结构的弹塑性分析. 最后，基于组合墙体的简化计算模型，参照振动台试验试件建立了3层冷弯薄壁型钢结构房屋的有限元模型，通过弹性动力时程分析验证了组合墙体简化计算模型的正确性，可为轻钢结构的抗震设计提供参考.     

多层冷弯薄壁型钢结构房屋风致响应试验

多层冷弯薄壁型钢结构房屋属于风敏感结构,为研究基本风压及风向角等因素对该结构房屋风致响应的影响,对某4层房屋缩尺气弹性模型进行了风洞试验。结果表明：随风向角增加,顶层侧移先增大后减小,风向角为90°时又增大,且为横风向振动所致,但仅当风压达到1.18 kN/m²后顶层侧移才超限,在风向角为45°时各层层间侧移均超限;随风向角增加,加速度先减小后增大,在0°和90°时来流引起的横风向振动对加速度影响明显,当基本风压大于0.6 kN/m²时,建议采用增加阻尼等措施减小加速度过大带来的振动问题;随偏角增加加速度呈非线性变化,功率谱中高阶振型贡献明显,在风致加速度响应计算中应对高阶振动给予更多考虑,且自振频率应避开加速度峰值段的频率。     

配筋混凝土受弯构件的协调相似准则研究

为了准确地在结构模型试验中获得原型结构的全部力学特性,应在模型设计和制作中考虑结构非线性行为的发展.对于部分预应力混凝土受弯构件,本文提出了部分预应力混凝土受弯构件综合考虑承载力、挠度和预应力相似的协调相似准则,并分别按承载力相似和协调相似准则设计模型构件,进行了部分预应力混凝土简支梁四点弯曲有限元模拟分析.结果表明,两种相似模型对承载力均有较好的模拟效果,平均误差为1.23%;但对模拟变形方面,协调相似模型比承载力相似模型更准确,平均误差减小6.38%.进一步将部分预应力混凝土受弯构件协调相似准则拓展应用于配筋混凝土受弯构件,提出了适用于配筋混凝土受弯构件模型设计的协调相似准则并给出取值依据.以钢筋混凝土简支梁为例,根据配筋率相似、承载力相似以及基于挠度相似准则分别设计模型构件,进行简支梁四点弯曲试验及有限元分析.结果表明,基于挠度相似的模型设计方法相对于其他两种方法,获得的挠度测试结果与原型的相似程度最高;基于挠度相似的模型设计方法和基于承载力相似的模型设计方法在承载力方面相似程度接近,平均误差约6.67%,均好于基于配筋率相似的模型设计结果.由此说明提出的配筋混凝土受弯构件模型协调相似准则的准确性.     

基于峰值法的巨型框架结构试验模态分析

基于一55层巨型框架结构振动台试验模型,给出了相似关系、模型周期、试验测点布置及试验加载制度,利用试验采集的数据,应用峰值法得到不同水准地震作用下试验模型的自振频率和振型.分析结果表明,随着地震动峰值的提高,结构自振频率明显下降,刚度降低,结构处于塑性工作状态;在弹性阶段的1阶振型呈弯剪型,在塑性阶段结构变形剪切型特征愈发明显.     

制动盘自由模态仿真与试验对比及模态置信度研究

建立了制动盘有限元模型,仿真得到制动盘前五阶弹性模态;对制动盘进行模态试验,阐述了制动盘模态试验的参数选择、测点布置、模态置信度判断准则,并通过综合频率响应函数和模态置信准则验证了试验结果的可靠性;仿真与试验得到的制动盘模态振型、模态频率等结果误差很小,二者基本一致。结果表明,所建立的制动盘有限元模型可用于约束状态下制动盘振动和噪声性能的预测。     

低层冷弯薄壁型钢结构住宅抗震性能研究

低层冷弯薄壁型钢结构住宅在地震区具有较广泛的应用前景.本文通过有限元分析软件SAP2000建立有限元模型计算分析并与传统钢框架结构比较,得出了冷弯薄壁型钢结构整体抗震性能更优的结论.同时对该结构组合墙体的抗剪性能进行了分析.根据墙体覆面板和龙骨共同承担水平荷栽的特性,建议在抗震设计中.将结构抗侧力构件设计成两道防线抵御地震作用.     

复合材料薄壁梁模态的有限元分析

采用有限元软件ANSYS对三闭室复合材料箱型薄壁梁以及复合材料翼型截面薄壁梁进行了模态分析.首先建立了复合材料薄壁梁的有限元模型,然后对这2种不同截面形状的薄壁梁分别进行了模态计算,讨论了铺层角度、长高比、宽高比对三闭室复合材料薄壁箱型梁的模态振型及固有频率的影响,并讨论了铺层角度、长度、铺层数对复合材料薄壁翼型梁的模态振型及固有频率的影响.     

太阳能塔气弹模型结构优化研究

以一座243 m高的太阳能塔为工程背景,采用ANSYS软件建立了原型结构的有限元模型,进行了动力特性分析,得到了气弹模型设计频率和振型目标参数。采用集中刚度法设计了该塔的多自由度气弹模型,对气弹模型的主要结构参数进行了优化研究。采用优化值制作了太阳能塔气弹模型,并进行了模型的动力参数识别,以验证模型设计和制作的合理性。结果表明,圆环型芯梁可有效减小芯梁质量,增加外衣壁厚,降低模型加工难度;适当增加相邻圆盘间距可增加外衣的稳定性,且对模型频率影响较小;调整集热筒底盘厚度对集热筒与塔身的连接刚度有明显影响;太阳能塔气弹模型较精确地模拟了原型结构前3阶频率及振型,且模型实测初始阻尼比小于0.30%。     

某铣床的动力学模态优化分析

为提高某型数控铣床的加工稳定性与抗振性,分别建立试验模型和有限元模型,通过试验模态分析手段识别模态参数,以模态频率相关性和模态振型相关性准则修正有限元模型,使修正后的有限元模型具有更好的仿真精度,能真实反应实际工况,从而对机床建立有效合理的有限元模型,在修正后的有限元模型中分析机床的振型与抗振性,对机床薄弱部分进行分析,提出针对性修改意见,并对改进后机床的有限元模型进行了仿真,论证了改进方法的有效性与合理性.     

开孔冷弯薄壁C型钢压弯构件的数值分析和设计方法

冷弯薄壁型钢结构因自重轻、强度高、便于施工等优点在国内外应用广泛,腹板开孔的C型截面构件常作为其承重构件.为了研究局部、畸变、整体屈曲以及各屈曲间相关作用对冷弯薄壁型钢压弯构件的影响,基于数值模拟方法,针对开孔冷弯薄壁C型压弯构件进行弹性和弹塑性分析,研究开孔形式、大小、位置对其性能的影响.根据数值分析结果,对无孔冷弯薄壁型钢轴压构件的直接强度法(DSM)公式进行了修正.结果表明:数值模拟结果与试验结果较为一致,验证了数值模型的准确性;开孔会对构件的临界荷载产生一定影响,并且会降低构件的承载力.本研究得到了开孔冷弯薄壁C型钢压弯构件的DSM设计公式,并揭示了其畸变-整体屈曲相关作用机制.     

相关性在结构模态分析中的应用与研究

建立了充液管道模型，并进行了有限元模态分析，得到其固有频率以及相应的振型，并通过锤击试验得到试验模态频率及振型，对计算模态和试验模态进行振型相关性分析，验证了管道有限元模型，为充液管道动态设计提供依据。     

结构-土-结构体系动力特性的模型实验

为研究邻近结构对土-结构体系动力特性的影响,基于弹性相似律,制作了框架结构在刚性基础(RF)、单一结构土-结构相互作用(SSI)和结构-土-结构相互作用(SSSI)的缩尺模型.采用脉冲激励方法识别出三个模型的频率、模态和阻尼比,并与原型有限元计算结果相比较.实验和数值计算结果表明:相应于SSI体系的模态,SSSI体系的模态成对出现,两阶模态的频率接近而相位相反,且SSI体系相应模态的频率位于这两阶频率之间;由于相邻结构的影响,SSSI体系基础的竖向位移和倾覆转角进一步加强.     

双塔高层钢结构抗震性能的有限元分析

针对高层建筑结构分析计算中专业设计软件在大震作用下结构弹塑性分析方面存在的缺陷,以北京某双塔高层钢结构为例,运用大型通用有限元软件ANSYS建立了结构三维模型,进行了结构的动力特性和模态分析,并采用振型分解反应谱和弹性/弹塑性时程分析方法,分析了该双塔高层钢结构在地震荷载作用下的结构响应.通过对计算结果的分析可以看出,通用有限元软件能够很好地对高层钢结构的抗震性能进行分析计算;双塔高层钢结构顶部鞭梢效应明显,建议通过减小顶部结构自重并在构造上予以重视加以解决.     

环境温度对圆拱形钢结构模态频率的影响研究

为研究圆拱形钢结构模态频率在环境温度下的时变特征,本文以潍坊市白浪河摩天轮钢结构为研究对象,首先采用数值模拟和实测数据统计分析的方法揭示其模态频率的温度影响规律,然后采用BP神经网络建立起该结构模态频率与环境温度之间的回归模型,并基于该模型消除环境温度对结构模态频率的影响.结果表明:环境温度主要通过使结构材料的力学性能和结构状态发生改变来影响圆拱钢结构的模态频率;白浪河摩天轮结构模态频率随温度升高而降低,在监测时间内频率最大变化幅度为3.04%;该结构面内振型频率所受温度影响高于面外振型,其中结构状态改变是面内振型频率变化的主要因素;BP神经网络模型可以正确反映模态频率和环境温度之间的变化关系,利用建立的频率-温度回归模型可有效消除环境温度对结构模态频率的影响.     

岸桥结构振动台-模型试验与原型对比的研究

基于振动台试验,研究缩尺模型与原型的相似关系以及如何由模型反应正确推导原型反应.对缩尺模型进行地震模拟试验,采用Abaqus分别对原型和试验模型进行有限元建模并进行地震响应分析.研究分析原型结构的计算值与由振动台-模型试验实测值按相似比尺推导出的原型地震响应值,通过原型与试验缩尺模型的频率、结构关键测点的加速度、位移、应力等的对比,验证了模型与原型相似关系的准确性.研究结果表明,振动台-模型试验可以真实地反映岸桥原型结构的地震响应,可为大型起重机结构缩尺模型的设计及后续的地震试验研究提供了参考.     

小壁厚组合截面冷弯薄壁型钢构件承裁力研究

根据美国钢铁协会(AISI)的试验资料对背靠背双拼冷弯薄壁卷边槽型截面横梁的承载力试验进行了介绍,并将试件的试验承载力与GB 50018—2002冷弯薄壁型钢结构技术规范中规定的计算结果作了比较。对比结果表明,按照GB 50018—2002规定计算厚度小于2 mm冷弯薄壁型钢受弯构件承载力是可行的。     

小壁厚组合截面冷弯薄壁型钢构件承载力研究

根据美国钢铁协会（AISI）的试验资料对背靠背双拼冷弯薄壁卷边槽型截面横梁的承载力试验进行了介绍．并将试件的试验承载力与GB50018-2002冷弯薄壁型钢结构技术规范中规定的计算结果作了比较。对比结果表明,按照GB50018-2002规定计算厚度小于2mm冷弯薄壁型钢受弯构件承载力是可行的。     

某体育馆屋盖结构风致响应及风振系数研究

为研究参振振型对大跨屋盖结构风致响应和风振系数的影响,根据对某体育馆进行风洞刚性模型测压试验所获得的数据,计算了该体育馆屋盖结构的风致响应及风振系数,进而研究了参与计算的振型数量对于风致响应和风振系数分析结果的影响,并且对比分析了考虑各振型交叉项的CQC法和不考虑振型交叉项的SRSS法时的分析结果,发现是否考虑高阶振型对体育馆屋盖结构的风致响应与风振系数的计算结果有一定的影响,而振型交叉项的影响也不可忽略。     

某拟建838m高楼多自由度气弹模型风洞试验研究

为了考察某拟建超高层建筑(总高838m)在设计风速下的风致响应,对该大厦进行了多自由度气弹模型风洞试验.模型自振特性测试表明,该气弹模型各横截面对两个正交的水平主轴对称,每个轴向1阶和2阶频率误差分别在1%和28%以内,1阶阻尼比约为2%,平动振型与实际结构有限元模型计算结果较为一致.分析不同风速和风向角下风致响应发现,该大厦顶部在100年重现期设计风速下最大动态侧移为0.89m,且动态位移本身并未使结构顶部位移超标,而10年,50年和100年重现期下风致加速度响应超过规范阈值幅度分别为16%,23%和29%.另外,该大厦横风向涡振使得临界风速附近横风向风致响应明显偏大,如果假定风荷载谱为白噪声,则横风向1阶气动阻尼比对总响应的贡献达37%.若欲保证该建筑在百年一遇风速下加速度在允许范围内,则须使其结构阻尼比在2.9%以上.