参数随机结构的动态响应分析

针对精细时程积分法在大型结构地震响应中的分析,提出了扩阶方法以及状态方程精细时程积分法的结合,编制了程序;用该方法对高层框架结构受地震荷载作用下的响应进行了计算,计算结果表明,考虑参数随机对框架结构动态响应有显著影响;计算结果同Monte-Carlo法的结果进行了比较,前者计算效率较高,适用于工程计算.图9,参8.     

基于混合方法的随机板-梁结构动力响应特性数值研究

依据有限元统计分析方法的基本理论,构建了具有随机性的板-梁结构FE模型.采用蒙特卡洛FE方法计算模型的总体平均响应.同时,采用混合方法构建结构的FE-SEA混合模型,计算组合结构中各子结构的动力响应.并将混合法计算的响应结果与蒙特卡洛有限元法计算的总体平均响应结果做对比.结果表明:FE-SEA混合方法改变了FE法对模型大量节点自由度的需要,减小了模型尺寸,降低计算量,提高了随机结构动力响应的计算精度.这为实际工程应用提供了一种准确、高效且更符合实际结构响应的分析方法.     

圆板模型温度响应的研究

本文通过分析计算和试验相结合,探讨了圆板模型具有单孔输入热量和多孔输入热量时温度响应的简化计算方法。其中着重讨论了两个问题:一是计算圆板模型温度响应时,用一个按等效放热能力原则确定的放热系数以简化温度场求解。在单孔输入热量条件下,计算结果与实测值比较,得到相当满意的结果;二是对多孔输入热量的圆板温度响应,则用单孔输入热量的温度响应进行叠加,并通过与试验结果进行相比,表明该方法在工程近似计算中的实际意义。     

浅谈如何运用等效静力法分析高耸结构的风振响应

为了解决按我国现有规范计算大柔度高耸结构的风振响应偏差较大,更加准确地计算此类结构的风振响应,在将结构的脉动响应分为背景部分和共振部分的基础上,分别采用阵风因子法和荷载组合法分析了高耸结构的顺风向风振响应.并对一钢结构烟囱进行了实例计算,将计算结果进行了比较,研究了两种方法的特点和适用范围.     

侵彻过程中装药摩擦点火数值模拟

为研究弹体侵彻过程中装药安全性,采用分步数值模拟方法,在计算弹体侵彻靶体过程的基础上再计算弹体内部装药响应.装药响应计算中采用反加靶体阻力与热力化耦合算法并考虑了装药的摩擦温升机制,计算得到了装药点火的临界弹体初速,与实验结果吻合较好.计算结果表明,弹体内壁与装药之间的摩擦是引起装药温升的重要因素,装药发生摩擦点火的部位接近于装药中部.计算结果可为侵彻弹体的装药结构设计提供依据,计算方法为侵彻过程中装药的响应和安全性分析提供技术支撑.     

大型光机装置隔振地基的地脉动响应分析方法

大型光机装置隔振地基上的地脉动响应对装置的稳定性有重要影响。为了准确、快速地获得大型光机装置隔振地基的地脉动响应,建立了地脉动响应分析的频域方法。首先采用人工边界层方法模拟无限地基边界的影响,建立了神光装置隔振地基结构的有限元模型,并根据试验结果确定模型中岩土的材料参数及模型基础位置的地脉动载荷输入。再在频域空间基于模态叠加法进行基础随机激励的功率谱密度(power spectral density, PSD)分析,获得装置隔振地基上加速度PSD响应。最后将地基上的加速度响应计算结果与试验结果进行比较,计算PSD曲线与试验结果吻合良好,且均方根计算结果与试验结果的最大差别小于5%。计算与试验结果吻合较好验证了本文方法的正确性,相关方法为类似大型精密电子/光学装置厂房结构的隔振地基地脉动响应计算提供了理论基础。     

超高层建筑风致振动的背景与共振响应相关性

国内外风工程界在超高层建筑结构的风振分析中习惯把风振响应分为背景和共振2部分,再通过平方和开方法计算结构总的响应,这种处理方法忽略了背景与共振分量的相关性,从而有可能导致风振响应的计算结果产生误差.文章以530 m高的广州东塔为例,进行高频底座天平测力风洞试验,采用近似算法与精确算法分别计算其风振响应,对背景响应和共振响应的相关性进行分析,并采用相关性系数来定量表达2者的相关性.结果表明,对于本案例,多数风向角下2者的相关系数大致在-10%~10%之间变化,但在结构响应峰值处其相关系数往往较大,最高可达-86%.忽略背景响应与共振响应的相关性在部分情况下会导致响应被低估,而在有时则会导致响应被高估.因此,建议直接采用精确算法计算超高层建筑的风振响应.     

计及流固耦合的船体薄壁梁波浪载荷响应研究

计及流固耦合影响,本文提出了包括波浪载荷、模态分析和船体薄壁梁结构的波浪载荷响应的理论计算方法．用本文方法和相应计算程序计算了一条６ｍ 长钢质船模的固有频率、振型及弯扭耦合波激振动响应．模态分析结果同常规有限元计算作了比较．计算中还讨论了一些波浪参数的变化对波激振动响应的影响．     

响应面法的完全数值方案及其在悬挂参数优化中的应用

本文根据响应面法的基本思想设计试验方案,根据动态系统参数识别与优化的要求,提出适用于动态系统随机仿真优化数值计算的算法RSM,研制了一个完整的自动运用响应面法进行随机仿真优化的数值计算方案,并用C 语言研制响应面法优化程序,以车辆悬挂参数的优化为例进行了数值分析.与穷举法和Matlab的非线性最优化方法的计算结果比较,响应面法在相同计算精度的情况下计算量明显减少,还提供响应与因素之间关系的重要信息,有利于数值试验和理论研究的深入进行.     

近断层地震作用下大跨度拱桥响应研究

目的对比研究近场地震作用下大跨度拱桥采用7组时程波的计算结果平均值与采用3组时程波的计算结果最大值的差异,为近断层地区大跨度拱桥的抗震设计提供参考.方法针对某大跨度拱桥建立有限元分析模型,在PEER数据库选取近场地震作用并施加于拱桥,得到时程响应的峰值.针对现行规范7组波作用时响应峰值的平均值与采用3组波组合时计算结果的最大值以及7组近场和远场地震作用的响应峰值的平均值进行对比研究.结果采用3组近场地震波组合计算所得的拱顶竖向位移、拱顶轴力、拱脚弯矩和跨中吊杆内力响应最小值分别是7组近场地震波计算结果平均值的0.42倍、0.48倍、0.79倍、0.75倍;采用3组近场地震波组合计算所得的四项响应最大值分别是7组近场地震波计算结果平均值的2.7倍、2.8倍、1.9倍、1.5倍.7组近场地震波作用所得的四项响应峰值的平均值分别是远场地震作用相应值的0.82倍、0.85倍、0.61倍和0.61倍.结论对于Ⅲ类场地的大跨度拱桥,按照规范规定采用3组近场地震波进行响应计算时,3组地震响应结果的最大值与按7组地震波计算结果的平均值之间存在很大差异、离散性很大;采用7组地震波进行时程响应计算时,近场地震响应峰值的平均值小于远场的平均值.     

采用动态灰聚类算法的风电场动态等值方法

针对风电机组运行状况间具有动态灰色关联性的特点,提出一种基于动态灰聚类算法的风电场动态等值方法.首先,根据实测运行数据对风电机组间的关联性进行分析,并确定数据样本的跨度选取时长.然后,采用动态灰关联分析,构造一个可以体现风电机组运行状况间动态灰色关联性的关联度矩阵G;进而以G中的样本组作为聚类指标进行K均值聚类,得出更合理的机群划分结果.最后,采用容量加权法计算机群等值参数,完成风电场的动态等值.仿真实验结果表明:所建立的动态等值模型与详细模型较接近,能够较准确地反映风电场的动态响应特性.     

高速湍流风下漂浮式风力机系泊失效动态响应研究

以Barge平台5 MW风力机为研究对象,基于叶素动量理论、势流理论及有限元法建立平台气动−水动−系泊动力学模型,考虑风浪同向入射的最恶劣情况下的系泊失效,此时漂浮式风力机承受风浪载荷最大,系泊最易因疲劳及冲击载荷发生失效,对比分析高速湍流风与稳态风作用下不同位置系泊失效前后平台动态响应及系泊张力。结果表明,迎风浪侧系泊失效对多个自由度响应有显著影响,背风浪侧系泊失效主要影响纵荡、纵摇和艏摇响应,在高速湍流风作用下,平台瞬态响应加剧,横荡方向的漂移距离增加,纵荡波动幅值提高,迎风浪侧系泊张力最大值及平均值明显增大,且越靠近迎风浪侧系泊平均张力越大。因此,出于安全性考虑,平台系泊设计应考虑高速湍流风的影响。     

架空输电铁塔动力风响应的数值模拟

运用有限元数值方法分析了两跨三基架空输电线路的顺风向动力响应.中间铁塔由空间梁单元进行模拟，两端的铁塔通过动力等效简化为梁模型。假设悬垂架空线节点具有空间三个方向平移特征，并引入了几何非线性的影响。在考虑各节点风力空间相关的条件下，利用Karman 风速功率谱对节点风力进行了数值模拟。研究表明，在分析架空输电铁塔风载条件的动力响应时，应该考虑架空线的动力响应特性的影响。提出的计算方法为进一步研究输电线路结构 的安全性与可靠性提供了基础。     

风力发电结构在风沙荷载激励下的动力响应分析

为研究风沙荷载对风力发电结构的危害,对风力发电结构进行风沙荷载作用下的动力响应分析.基于某2 MW风力发电机,建立不考虑风机叶片、考虑叶片旋转以及考虑土-结构相互作用的三种有限元模型.采用Dav-enport风速谱和谐波叠加法模拟脉动风速时程,利用动量守恒定律和风沙流密度建立风沙荷载力学计算模型.通过ANSYS分别模拟...     

大跨拱形结构等效静力风荷载

基于计算流体动力学(CFD)方法和有限元动力时程分析法,数值模拟脉动风特性,获取脉动风速时程,以此作为数值风洞模拟的入口边界条件.运用FLUENT软件对大跨拱形结构进行脉动风作用下结构的非稳态分析,得到作用于结构的时程风压荷载;运用ANSYS分析软件进行结构的风振响应计算,分析获得了基于结构风振响应时程的等效静力风荷载.提出多目标等效静力风荷载加权组合系数的定义,计算获得了大跨拱形结构的多目标等效静力风荷载,并验证了其计算精度.研究结果表明,在基于该方法所得等效静力风荷载作用下,结构静力响应计算结果与风振动力时程响应极值吻合.     

Dynamic Analysis of Cable Roofs Under Transient Wind:A Comparison Between Time Domain and Frequency Domain Approaches

At present, high-speed computing capabilities and advanced nonlinear dynamic finite element procedures enable detailed dynamic analysis of cable structures. Although deterministic approaches require considerable analysis time and effort in relation to modeling, running, and data processing, they seem to be the only alternative to obtain high accuracy. Detailed dynamic analysis of cable roof networks is sophisticated and requires advanced modeling expertise. This paper presents a comparison between detailed nonlinear dynamic analysis and a simplified frequency domain approach to estimate the maximum probable response of weakly nonlinear cable roofs. The approach can be considered as alternative to detailed time-domain analysis in the preliminary design phase, or can be used to validate results obtained from more elaborated numerical models. The proposed method is illustrated with two examples of cable net roofs that were also analysed in the time domain.     

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.     

脉动风压测压系统的优化设计

利用基于高精度的流体管道耗散模型所建立起来的传递矩阵方法建立了小管径测压管路的动态特性分析数学模型,并对编写的计算程序作了相应的试验验证。定义了控制系统频率响应品质的目标函数,并采用Matlab优化工具箱优化计算了1000mm长度传压管的最佳管路尺寸设计方案,得到较为满意的结果,同时也分析比较了采用加压扁管方法的误差,所得结果及优化设计方法可以供多路脉动风压测试的风洞试验中设计传压管路系统时参考。     

突然开孔对平屋盖结构静动力风荷载的影响

采用刚性模型和气动弹性模型风洞试验,研究迎风面突然开孔对平屋盖结构静动力风荷载的影响.根据试验结果,分析了开孔前后平屋盖结构的平均风压系数、均方根风压系数和风振响应的变化规律,提出了开孔结构平屋盖净风压的计算方法,以及平屋盖风振系数的简化处理方法.研究表明:迎风面突然开孔会大幅增大平屋盖结构的静动力风荷载,在结构设计中必须考虑内外压的联合作用及相应的风致动力效应,但静动力风荷载的比值变化不大,因此仍可沿用封闭结构的风振系数.     

高层、高耸结构抗风动力可靠度

利用风荷载作用下的高层、高耸建筑结构动响应特性，采用振型分解法并结合《建筑结构荷载规范》推导出结构动力响应统计参数的计算公式；根据随机振动的极值理论，利用得到的统计参数，采用正态分布法计算了抗风结构在一次强风作用下的动力可靠度；并通过风荷载出现频率的泊松分布假设，分析得到了抗风结构在设计基准期内的动力可靠度计算公式。算例证明此方法计算简单，易于工程应用。