大跨度斜拉桥拉索参数振动研究

针对大跨度斜拉桥拉索的参数振动问题,利用三主梁建立模型的有限元方法计算三塔斜拉桥动力特性,并计算单根拉索动力特性。通过频率比较得出易于发生参数振动的拉索。取两个典型长索进行分析,通过有限元和数值积分两种方法比较讨论各种因素(激励频率、激励振幅、阻尼)对索参数振动的影响。结果表明:当索频率和全桥频率成一定比率时,极易发生大幅度参数振动,对桥梁的使用和安全有不利影响。     

超长斜拉索的参数振动

研究了斜拉桥中拉索的参数振动,利用三维有限元模型计算了苏通大桥的全桥动力特性和单根拉索的动力特性,得出了可能发生参数振动的拉索;分析参数振动时,取单根索模型(索端受随时间变化的位移激励);计算了在同一激励下不同拉索的响应;对与主梁成一定频率匹配关系的斜拉索进行分析;讨论了各种因素(阻尼、激励幅值、激励频率)对参数振动的影响;指出在一定条件下,拉索可能由于桥面振动的激发而发生参数振动,对桥梁的安全性带来不利影响.在大跨桥梁中,由于拉索和主梁的低频特性,非常有可能发生参数振动.这意味着在大跨斜拉桥设计中出现一个新的研究趋势.     

随机参数结构的建模技术

在确定性参数建模的基础上,利用摄动有限元方法与概率论方法,提出了根据结构模态实验的随机数据建立结构随机参数模型的理论与方法,旨在更全面而准确地反映结构参数的随机特性。以双层空间刚架为例验证了该理论与方法的正确性。     

磁流变阻尼器控制拉索振动的优化参数研究

采用磁流变阻尼器控制斜拉桥拉索振动是一项新的拉索减振技术.根据不同拉索的几何、力学条件确定磁流变阻尼器的优化电压是取得最佳减振效果的关键.基于组合磁流变阻尼器的拉索运动方程,采用改进的Bouc Wen磁流变阻尼器模型,对安装磁流变阻尼器后多根拉索的阻尼特性进行了数值仿真计算,得到了拉索系统模态阻尼比与阻尼器输入电压的关系.采用非线性最小二乘方法,得到了考虑拉索参数、振幅、模态阶次及阻尼器安装高度等因素的阻尼器优化设计曲线.并在岳阳洞庭湖大桥进行了实桥振动控制试验,结果与数值仿真具有很好的一致性.图9,表1,参8.     

随机车辆荷载作用下大跨悬索桥振动响应研究

以润扬长江大桥悬索桥为工程背景,提出了一种随机车辆荷载作用下大跨悬索桥振动响应计算方法。在准确的悬索桥有限元模型基础上,根据实测车辆统计数据采用指数分布模拟随机车流,进而分析悬索桥动力响应。分析结果表明：结构各关键部位按动力学方法计算的响应更能反映实际情况;悬索桥1／8点与7／8点处位移响应最为剧烈,在桥梁运行状况的监测中,应重点关注这两个关键区域;车辆超载对桥梁结构的动力响应有显著影响,在日常运营管理中应严格控制超载车辆的通行。     

齿轮随机参数系统非线性振动响应可靠性分析

以单位振动周期内随机振幅超限作为失效准则,定义了随机参数结构系统的振动响应可靠度.将非线性振动数值求解与动力可靠性理论结合起来,利用随机过程中的水平跨越分析方法推导了齿轮非线性系统振动响应可靠度的计算公式,并计算了齿轮间隙非线性随机参数系统的振动响应可靠度.研究表明,该方法对复杂的齿轮非线性随机参数系统的振动响应可靠度...     

斜拉桥拉索-桥面耦合振动分析

斜拉桥拉索固有阻尼低、刚度小,容易引起大幅振动.基于拉索振动理论,建立了单根拉索及拉索-桥面耦合振动的方程,分析了拉索振动对桥面的作用以及桥面振动引起的拉索振动.研究表明拉索的大幅振动将对桥面产生很大的作用力,而当满足参数共振条件时桥面微小的振动能引起拉索的大幅振动.图6,参8.     

轨道交通振动荷载下砌体结构的安全标准研究

以2～4层砌体结构为研究对象,利用IDTS3850测试得到铁路沿线地面振动信号。通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行实体建模,定义了材料的失效应力,将测得的地面振动信号输入结构底部单元进行有限元分析,并考虑了轨道交通引起的不同频率的地面振动荷载,求得了相应频率下砌体结构单元失效前后的地面振动临界速度峰值,并确定了砌体结构的振动安全标准。     

随机波浪荷载作用下海洋平台的前馈—反馈振动控制研究

该文研究线性前馈－反馈控制策略对海洋平台振动控制的有效性。线性前馈－反馈控制只有当输入荷载为白噪声过程时，所实施的控制才是最优的，因此该文采用一白噪声过程通过滤波器来近似随机波浪力谱，并将海洋平台－主动控制系统的动力学方程转化为符合随机最优控制要求的增广状态空间表达形式。依据设计目标中对安全性以及经济性的权衡，通过使二次型控制目标函数最小化，推导出了随机最优控制力的计算方法，从而实现了最优控制的目的。在频率域上分析了海洋平台受控后的振动响应，结合典型的海洋天然气生产平台算例，将前馈－反馈控制与反馈控制、TMD控制加以比较，总结了前馈－反馈控制的特点及其优越性。     

随机参数结构特性的统计分析

用算子方法研究了含随机参数结构动态特性的统计性质，将结构参数的随机性看成是结构参数在其均值附近的随要扰动，通过对一般弹性结构振动固有值的Ｒａｙｌｅｉｇｈ商变分，得到了结构动特性的扰动公式，并引入结构动态灵敏度的概念，得到了结构特性的统计公式。最后给出了应用例子。     

参数激励作用下水下悬浮隧道锚索的稳定性研究

为研究水下悬浮隧道锚索在索端参数激励作用下振动的稳定性,建立锚索的参数振动数学方程并用伽辽金法对其进行简化后,采用Lyapunov指数法判断锚索振动的稳定性,分析锚索索端激励幅值、频率和系统阻尼比对锚索振动稳定性的影响.计算结果表明:随着索端激励幅值的增加,不稳定区域逐渐增大,当索端激励频率为锚索固有频率2倍左右时,锚索最易发生失稳,锚索振动系统阻尼比越大,锚索越易趋于稳定状态.     

随机激励下载荷谱识别

采用逆虚拟激励法进行载荷识别，识别结构所受平稳随机激励的功率谱密度，在钢悬臂梁和有机玻璃框架上进行了多次试验，识别的载荷与实际值符合得较好，同时研究了相干和不相干随机激励两种情况下载荷识别结果的异同，通过实测数据讨论了不同噪音对识别结果的影响。此方法的优点在于识别未知载荷的准确性、计算的高效性和对频响函数病态的克服能力。     

桥塔纵向作用下悬索桥主缆的非线性参数振动

研究特大悬索桥施工过程中主缆非线性参数振动问题.综合考虑主缆垂度、大变形引起的几何非线性等因素,将桥塔塔顶振动考虑为主缆的参数激励项,利用Newton定律建立的主缆参数振动控制方程,运用Galerkin和多尺度方法对主缆参数振动进行了理论分析,以某悬索桥中的主缆为例,运用有限元程序计算了桥塔的前20阶频率,通过桥塔与主缆的第一阶面内频率匹配,0号桥塔的第11,13阶振动及3号桥塔的第4阶振动激发主缆参数振动的可能性最大,数值分析了主缆发生参数振动时的位移时间历程和索力变化规律.研究结果表明,当桥塔的局部振动频率约为主缆振动频率的2倍左右时,主缆容易发生参数振动,发生参数振动时,位移响应显著,缆索张力增量很小.     

主体结构位移激励下碳纤维索网的振动

在考虑温度变化的基础上,研究椭圆平面双曲抛物面碳纤维索网在主体结构激励下的非线性振动问题.建立椭圆平面双曲抛物面碳纤维索网在主体结构位移激励下的非线性振动方程,采用Galerkin原理及KBM法求得椭圆平面双曲抛物面碳纤维索网非线性振动的近似解.在将碳纤维索网与钢丝索网作比较的基础上,讨论分析位移激励、温度、振幅、外阻尼等因素对椭圆平面双曲抛物面碳纤维索网非线性振动的影响,得到碳纤维索网对温度变化不敏感,且碳纤维索网振动特性优于钢丝索网振动特性的结论.     

路面激励下弹体-运输车耦合振动分析

为了提供在导弹运输过程中振动问题的理论分析依据,分别利用能量法和有限元方法对运输车和弹体进行了动力学建模,并通过支撑处的自由度匹配建立车-弹耦合振动分析模型.通过求解车-弹耦合振动微分方程,分析了路面激励下系统的振动量级.利用数值仿真研究了不同弹体支撑刚度、车速和路面等级等因素对弹体某重要部位振动量级的影响.结果表明:弹体动响应均方根随着运输车车速的增大呈波动增大,随着支撑刚度的增加而减小,并趋于稳定.     

交叉模态对结构随机振动疲劳损伤的贡献

以小阻尼简支梁为例,讨论了交叉模态对随机振动疲劳损伤累积的贡献;结构的响应分析采用模态叠加方法,随机振动疲劳损伤累积分析采用Miner线性疲劳损伤准则。数值模拟结果表明,即使是小阻尼稀疏模态结构,交叉模态对结构振动疲劳损伤累积的贡献也是不容忽视的。     

斜拉索索力估算中振动信号处理方法的改进

随机振动法是检测斜拉索拉力的有效方法,采用经典谱估计的方法对数据进行处理,其精度会受到快速Fouri-er变换(FFT)栅栏效应的影响,为此采用离散时间序列Fourier变换(DTFT)方法实现对斜拉索固有频率的精确搜索,以提高随机振动法求解斜拉索拉力的精度。对塘沽海河斜拉桥拉索的振动数据进行处理以求解加载前后斜拉索的拉力,结果表明:DTFT方法比FFT法求解的精度提高了5%。     

预应力索梁结构形成过程分析

采用增量形式的平衡方程,建立了有限索单元平衡迭代列式.对一个张拉整体结构中所采用的预应力索梁结构模型进行了全过程数值模拟,并对该结构的受力特点及张拉过程中荷载效应进行了分析.其重点是结构中关键结点的初位移的施加方法以及整体性能的控制.结果表明,该结构中梁形成一定程度的反拱对结构的整体稳定性及形成较为均匀的内力分布有一定的积极贡献.     

斜拉桥索塔参数共振的数值研究

建立了斜拉桥索与塔的参数共振的数学模型,推导出索塔参数振动的控制方程,并对其进行了数值积分求解,考虑桥塔为弹性连续体.通过对数值结果的分析得出,在一定条件下,拉索可能由于桥塔振动而引发参数共振现象,并且该振动特性与索的振动频率、倾斜角度、静力垂度、初张力等有关,还和桥塔的一些结构性质有关.最后结合数值算例,讨论了阻尼的影响和减小拉索参数共振的可能性.     

预应力悬索结构的动力模型及模态响应分析

为分析大跨悬索空间结构的动力反应,在两节点悬链线索单元的基础上,在大跨悬索结构中的索单元中引入压弯变形研究索径增大所引起的影响。提出了空间索单元模型,并利用Hamilton变分原理推导了索单元的运动方程,通过伪静力方法进行求解。以单索和张拉悬索屋盖为算例,验证了单元分析模型在分析大跨、大直径悬索结构动力性能方面的可靠性与实用性。结果表明,空间的索动力反应分析模型,可以对跨度和自重较大的预应力悬索结构的动力响应快速准确的预测,为实际工程在初期设计时提供实用参考。