考虑索穹顶结构构形变化的空气动力失稳分析

对于具有高柔、大跨、轻质等特点的索穹顶结构来说，风力是主要的荷载。由于结构与风力的气动耦合作用，结构易产生一种失稳式振动，即 驰振。据此采用了用体型系数表达的、考虑风荷载竖向分力的气动力模型；针对索穹顶结构强几何非线性的特点和弛振分析气动力准确定常的基本假设，提出了用迭代思想求解结构驰振临界风速的方法；并与用数值积分方法和Newton-Raphson方法相结合的时程分析法的结果进行比较。     

空间结构的气动稳定性分析

空间网壳及索膜结构由于外观形状复杂，结构的振动也不是以单一振型为主，因此传统的节段模型气动稳定性判别式不再适用，根据大跨空间结构的特点，考虑弛振临界风速与相应来流攻角的关系，并同时考虑了侧向气动力以及侧向气动力与竖向气动力的相互作用，推导了采用体型系数而不是升力系数和阻力系数表示的临界风速判别式，通过算例结果分析表明，如果忽略来流攻角和侧向气动力，对大跨空间结构的驰振临界风速有较大的影响。     

热载荷作用下梁的主参数共振及其控制

立方非线性速度反馈控制被用来抑制承受非均匀热载荷的两端简支梁的主参数共振.考虑几何非线性、线性阻尼,利用Hamilton原理得到梁大振幅振动的控制方程. 应用Galerkin变分原理将控制方程转化为二阶非线性常微分方程:杜分-马休方程.在梁的均匀升温小于其静态热屈曲临界温度载荷时,应用多尺度方法得到系统一次近似解的幅-频响应方程,理论分析系统的稳态响应、稳定区域及失稳临界条件.数值讨论速度控制参数、细长比等参数对系统幅-频、激振力幅-振幅响应曲线的影响.数值结果表明速度反馈控制是有效的.     

张拉膜结构风振响应的数值风洞模拟

膜结构作为一种风敏感结构,其风致振动需考虑流固耦合效应.建立膜结构风振响应的数值模拟平台,该平台调用已有的结构计算模块ANSYS以及流场求解模块CFX,并开发了大位移边界下的动态网格更新以及流固耦合边界的自匹配功能,从而实现了膜结构风振响应的数值模拟计算.利用该平台对工程应用较为广泛的典型张拉膜结构进行了初步风致振动响应研究.数值模拟结果显示:张拉膜结构的风振是由结构多个模态的耦合叠加所组成,其风振响应体现了结构较强的几何非线性特征;来流的风速大小、风向角以及张拉膜的预张力、矢跨比等因素都会对结构的风振响应产生一定的影响.     

高耸结构非Gauss风载响应分析

考虑风载中脉动风速平方项的影响,推导了非Gauss风载的前四阶矩函数;基于Fourier变换由风载谱密度求得结构风振响应的四阶中心矩,通过Gram-Charlier渐进展式来确定结构响应的一维概率密度分布;利用时域分析的相关函数检验了位移和速度响应相互独立性假设的合理性,进而构造出响应的联合概论密度,给出了一种非Gauss风载下分析高耸结构风振响应的方法;对Gauss和非Gauss风载模型下高耸结构风振响应及其动力可靠性受阻尼、地貌类别的影响进行了参数研究.     

在脉动风作用下弹塑性结构动力学的分析研究

实际工程结构处于非线性情况是很多的。钢筋混凝土结构由于混凝土的非线性性质,因而实际上应属于非线性结构的一种类型,即使对于均质的钢结构,当应力超过弹性极限后,也属于非线性问题。对于随机非线性振动的研究,目前大多数集中在上升和下降特性曲线都相同的非线性结构上。对于风激起随机非线性结构的响应,国际上还研究得很少,在国内还未开始研究,因而研究非线性结构随机风振问题,有着十分重大的理论意义和实用意义。本文针对工程结构中物理非线性的特点,上升和下降曲线并不相同,根据等效线性化原理,导出了具体的等效线性公式,根据作者曾提出的风振响应的表达式,针对非线性风振的特殊性提出了具体计算方法,可用图表进行计算。计算中对国际上应用很广的Davenport的风速谱和我国最新统计的风速谱对计算结果的影响进行了比较,在常用范围内我国风速谱计算结果较小,因而对采用谱的问题上要引起我们的注意。     

索膜结构的非线性风振响应

索膜结构是一种新型大跨度空间结构形式,该类轻柔结构对风的作用十分敏感,风荷载往往是结构设计的控制荷载.文中运用有限元程序对一实际索膜结构进行了自振分析,然后用自编程序进行了结构风振响应的理论分析,分析中考虑了风向、风速、膜预张力等基本参数对结构响应的影响,发现索膜结构的自振频率随膜预张力的增加而明显增大,风速对结构风振响应也有较大影响.     

基于PID趋近律的航空发动机滑模变结构控制

研究了一种自调节趋近律的滑模变结构控制器,以切换函数s作为偏差,趋近速度由一个PID控制器调节,目的是使到达滑模面的穿越速度最小从而减少抖振,同时使到达滑模面时间最短.根据航空发动机稳态数学模型,设计其滑模变结构控制律,构建了基于PXI总线的发动机滑模控制平台.通过半实物实验结果证明,该控制器响应速度快,高频抖振很小,具有很强的鲁棒性能和跟踪性能.     

全球范围内海洋生态系统的稳态转换

 人们已通过全球多个不同的海洋生态系统,越来越多地观察到生态系统结构和功能发生了突然、剧烈和持久的转换.这种稳态转换可以用跨临界阈值非线性系统的相关理论来解释,理论和观测都显示某一特定稳态可能无法代表一个稳定不变的状态.当然要将该领域观察到的突然变化与复杂系统的数学理论联系起来,仍然是一项具有挑战性的工作.     

弦支穹顶结构的风振响应分析

在考虑了风向角和水平脉动风速谱对结构响应计算结果影响的前提下,采用完全二次型组合法(CQC法)对实际大跨弦支穹顶屋盖结构进行了风振响应的频域分析,得到了不同风向角下该弦支穹顶屋盖结构的风振系数,分析了参振模态数目对结构响应计算结果的影响,并将其他4种脉动风速谱与常用的Daveport谱的风振响应计算结果进行了对比.分析结果表明:结构不同区域的最敏感风向角不同,结构中心部位对45°风向角最为敏感,除中心和悬挑部位以外的其他部位对0°风向角最为敏感;所有区域对90°风向角最不敏感;结构的内力风振系数总体上较位移风振系数分布均匀;参振模态数对该实际结构响应计算结果的影响较为明显,因此建议选取的参振模态数不小于100.另外,Harris谱不适合用于该结构风振响应的频域分析.     

钢箱梁桥的抗风问题及其对策研究

以日本名古屋矢田川三跨连续钢箱梁桥为例，通过风洞试验与计算流体力学（CFD)分析方法研究了主要宽高比小于2的大跨度梁式钢桥的抗风问题。研究表明，此类桥梁存在高风速区的大振幅自激性涡振及驰振机制，应引起足够的重视，采取必要的减振措施，并对几种减振措施的作用进行了较为深入的研究。     

输电导线防舞的双向稳定性分析

提出了输电导线在覆冰和大风激励条件下舞动的双向稳定模型,该模型从输电导线垂直与扭转两种舞动机理出发,应用相关动力学方程和控制论稳定判据,对输电导线的两种舞动方式进行了分析,并分别得出了风速与导线舞动的临界关系。该稳定模型的确立可以为分析舞动原因、判别舞动模式、选择和设计防舞装置提供一定的理论依据。     

架空输电线路导线舞动在线监测系统研究

当发生风偏和舞动等异常状态时,线路可能发生闪络、跳闸,甚至倒塔等事故,严重影响线路正常运行。设计了一种架空线路舞动在线监测系统,它由安装在输电线路上的监测子站、安装在杆塔上的监测主站、安装在监控中心的监控上位机构成。该系统结构合理,使用方便,能够在线监测高压运行中线路的现场温度、湿度、风速、风向、日照强度及导线温度、重力、舞动幅度参数。     

覆冰导线驰振时其极限环幅值反馈控制

首先推导了单档覆冰导线面内驰振运动方程,接着进行了风洞试验,得到了导线的三分力气动参数。利用多尺度法分析了导线的极限环,引入线性反馈控制函数、二次非线性反馈控制函数以及三次非线性反馈控制函数对导线驰振时所产生的极限环进行控制,最后通过具体的数值算例进行验证。结果分析表明：线性反馈控制函数与三次非线性控制函数皆能有效的控制导线的幅值,但二次非线性控制函数对导线的幅值不起控制效果。针对具体的覆冰导线,选取合适的反馈控制函数能使得导线发生驰振运动时的幅值大幅降低,能保证工程结构的稳定性和安全性。     

桥梁抗风气动措施的研究及应用

介绍作者所在风洞试验室在桥梁结构抗风研究中涉及到的气动措施及其应用方面的内容，气动措施包括在主梁上增设减小涡振振幅的抑流板，提高颤振临界风速的裙板、导流板、降低驰振响应的转向装置，改变气动力的主梁开槽方案等，同时探索了这些措施 的作用机理以及工程应用所带来的社会效益和经济效益。     

薄膜结构与风的流固耦合作用

作用在薄膜结构上的风荷载,除与气流本身的特性有关外,还与结构在风荷载作用下的位移、速度、加速度等有关.薄膜结构与风环境之间存在着较强的流固耦合作用,并且这种耦合作用往往对薄膜结构的振动起控制作用.将两者的耦合作用分为静力耦合作用和动力耦合作用,并主要针对静力耦合作用所涉及的几个因素运用解析公式的说明方法进行了初步分析总结,为进一步的风致动力响应研究和风洞试验研究奠定了理论基础.     

河南输电线路舞动气象风险的可预报性分析

为了研究基于数值模式的河南输电线路舞动预测的可预报性,本文以数值预报数据和常规舞动气象风险预测模型为基础,通过对河南121个国家气象站的舞动高影响气象要素预报能力的评估,揭示了借助数值预报开展舞动预测的可能性,同时针对河南容易发生输电线路舞动区域进行检验评估,得到以下结论:（1）河南东部平原地区输电线路舞动具有较好的可预报性,而西部山地丘陵地区舞动可预报性相对较低,四个舞动高发区可预报由高到低分别是:东部平原地区、南部山区、西北部山区、西南部盆地。（2）河南地区温度、风速和湿度预报均表现为东部平原地区偏差小、西部山区偏差大的特点;（3）输电线舞动的气象高影响区间的可预报性从大到小依次是风速、温度、湿度,其命中率分别为73.4%、78.4%和67.1%,温度和风速在河南东部的可预报性明显高于河南西部,而湿度在河南南部可预报性高而北部可预报性低;（4）温度、风速和湿度的可预报性区域分布有差异,要提高输电线路舞动预测水平,需要在不同区域针对不同要素进行预报订正和调整。     

风速与波高对单跨高架栈桥位移响应的影响

为考察不同风速、波高时高架栈桥在风浪耦合作用下的位移特性,采用分离涡方法和任意拉格朗日-欧拉方法(ALE arbitrary lagrangian eulerian)求解栈桥系统的流固耦合位移响应.结果表明:风对栈桥所受风浪耦合荷载大小影响较大,高架栈桥的位移随风速增加而增大.波浪主要增加栈桥的往复振荡,同时,波浪对桥...     

一种基于改进自抗扰控制器的风电机组变桨距控制策略

为了改善风电机组的恒功率输出区域的动态性能,提出了一种基于改进自抗扰控制器的变桨控制策略。当风速高于额定风速时,通过调节桨距角改变风机气动转矩,保证风机输出功率的稳定性。设计了一个改进的连续光滑的非线性函数,可有效提高系统的抗扰动能力。基于该非线性函数对传统自抗扰控制器做出了改进。仿真结果证明,改进自抗扰控制器的变桨距控制系统能够对桨距角进行精确调整并将输出功率快速稳定到额定值附近,具有较快的响应速度及较好的抗扰动能力。