公路梁桥车桥耦合振动模型试验设计及校验

根据公路桥梁车桥耦合振动特性及结构动力模型试验的相似理论,基于π定理,采用量纲矩阵分析方法,推导了车桥耦合振动模型试验相似律.几何相似比尺取10,计算了车桥耦合振动缩尺模型试验系统的相似常数;以30 m简支梁桥和330 kN载重汽车为原型,设计制作了包含有机玻璃模型桥、试验小车及附属部分的车桥耦合振动模型试验系统.通过试验测试与理论分析对比,校验了模型桥、试验小车动力特性;以单车荷载按正常行车道位置行驶在光滑桥面为例,研究了模型桥的静态和动态响应,并将模型桥测试结果与Matlab数值模拟结果对比,校验了车桥耦合振动相似理论.研究结果表明:提出的车桥耦合振动缩尺模型试验相似律关系正确,设计制作的车桥耦合振动模型试验系统可行,模型桥基频误差为0.01%,模型试验车基频理论值与实测值相差3%,试验测试结果可靠.     

内置集成浮力罐的几何形Spar平台运动性能数值模拟

对一种新的深海单柱式平台--内置集成浮力罐的几何形Spar (Geometric Spar, G-Spar)的运动性能进行了数值计算研究,并与模型试验结果进行了比较.G-Spar平台结构复杂,探索性地建立了简化的三维水动力数值模型,对包括系泊缆和立管在内的耦合系统进行了运动响应传递函数(RAO)的频域分析和极端海况下的时域分析.研究表明,运动响应传递函数及极端海况下运动时历的计算结果和试验结果基本一致,G-Spar平台具有良好的运动性能,垂荡板对降低G-Spar平台的垂向运动起到了关键性的作用.     

着陆器足垫与月壤竖向冲击简化动力学模型

月面软着陆过程中足垫在冲击条件下的动力响应是着陆缓冲机构设计的重要依据。月壤颗粒受压易碎和散体材料特性对足垫与月壤动力相互作用起控制作用。参考NASA提出的动力控制方程,引入月壤阻尼效应建立足垫-月壤一维竖向冲击数力模型。结合室内试验、数值模拟和模型试验结果,建立月壤状态特性相关力学参数计算模型,构建冲击质量累积模型,采用精细时程积分算法将冲击过程中参数变化纳入方程求解,最终得到不同给定条件(冲击质量、冲击速度)下足垫受力和位移时程曲线和峰值。同时,以冲击质量1.5kg、冲击速度1m/s为例验证了模型计算结果与实测结果具有较好的一致性,可以作为缓冲机构设计冲击力、位移、作用时间输入值的估算模型。     

轨枕空吊对桥上有砟轨道结构动力响应的影响

基于车辆-轨道耦合动力学理论,将轨枕下部的有砟轨道考虑为弹簧-阻尼系统,假设该弹簧-阻尼系统失效来模拟轨枕空吊状态,建立含轨枕空吊的有砟轨道-桥梁耦合模型.采用Newmark直接积分法求解车辆-轨道-桥梁耦合动力学方程,计算列车通过时轨枕正常状态和空吊状态下轨道结构的位移和加速度,同时对空吊轨枕出现的数量及纵向分布位置对轨道结构动力特性的影响进行分析.对轨枕无空吊状态、单根空吊状态、连续2根空吊和间隔2根轨枕空吊4种工况下轨道结构的动力响应进行分析.研究结果表明:连续2根轨枕空吊影响下轨道响应显著大于其他3种工况,间隔2根轨枕空吊的影响略大于单根轨枕空吊的影响,但差别较小;轨枕空吊对有砟轨道结构动力影响范围沿轨道纵向不超过2跨轨枕间距;随着列车运行速度的增加,轨枕空吊影响下轨道结构位移变化较小,加速度则明显加大,基本呈线性增长.     

灾害性海洋环境下深水立管结构可靠性研究

针对南海深水海域可能出现的灾害性海况条件,基于先进的深海浮式平台系统时域耦合分析和立管结构有限元动力响应计算的结果,采用广义极值理论,通过对非线性随机动力响应结果的数值拟合,研究了灾害环境下载荷概率模型的构建方法.基于结构可靠性技术,分析了立管构件的屈服极限状态,并进行了立管系统失效概率的求解及随机变量敏感性分析.结果表明,所提出的方法能充分考虑了深海平台系统的耦合效应,可以为灾害性海况下深水立管的可靠性评估提供有益的参考.     

水下双阵列拖曳系统缆破断情况下的运动响应

为分析水下双阵列拖曳系统在阵列缆(拖缆)破断时及破断后的运动响应,展开数学建模与数值模拟计算,探讨其在破断情况下的运动及动力响应特性.给出了系统的动力学数学模型、数值求解方案以及缆破断处理方法,其中拖缆采用集中质量法进行建模,而水下拖体因其为关键部件而采用6自由度方程进行描述,通过建立耦合边界条件形成整个系统的运动控制方程组,采用4阶龙格库塔方法进行积分求解.最后展开数值模拟计算,详细分析了系统在不同情况下破断的运动响应特性,包括破断时的瞬态响应和破断的后期响应,给出了一些有意义的结论.结果显示,高速时阵列缆大长度破断后系统可能会跳出水面,回转时破断可能会发生阵列缆碰撞缠绕现象.     

基于Orcaflex的海上升压站浮吊耦合动力分析

海上升压站是海上风能输送至陆地的关键核心设备,往往通过浮吊在海上进行安装。而受风浪流载荷作用下,运输驳与锚泊系统会发生耦合动力响应,因此起吊前运输驳是否出现走锚问题是起吊安装中的技术难点。采用数值仿真方法,通过建立驳船湿表面模型和质量模型进行船体水动力特性分析,而后利用Orcaflex软件开展船体系泊的时域耦合动力分析。计算中根据拟建工程场区海洋水文资料确定环境条件,获得船体六自由度动力响应和锚缆动态张力,并参考API RP 2SK规范进行校核,为海上升压站的安装提供依据。     

导管架平台浮托法安装的数值模拟与模型试验

以一座导管架平台实际安装为例,分别使用数值计算和模型试验的方法对浮托法安装进行了系统的研究.对整个浮托安装过程仔细剖析,选出具有代表性的工况,分别从频域和时域两方面分析.分析结果表明,数值计算与模型试验结果吻合良好,数值模拟方法具有较高的可靠性.在所考虑的海况条件下,驳船与上部模块运动符合要求,各种装置上受力均在允许范围内,可以进行安装作业.     

地铁车站的振动台试验与地震响应的计算方法

介绍了对上海市区的典型软土地铁车站结构进行的振动台模型试验 ,及根据试验数据建立的地铁车站地震响应的分析理论和计算方法进行的研究及其取得的成果 .内容包括模型试验的种类及其目的、模型土动力特性的确定及其模拟方法、模型箱构造的特点及其模拟技术、动力分析的计算原理与方法 ,以及对试验数据进行的拟合分析及其结果 .采用拉格朗日差分法对振动台模型试验进行了数值拟合分析 ,计算结果表明土体和结构模型的加速度响应 .结构模型表面的动土压力以及结构构件的应变规律的计算结果与试验结果基本吻合     

两平台靠泊状态耦合运动响应分析

研究两座半潜式平台靠泊状态耦合动力响应特性,确定安全作业条件．针对通过栈桥连接的两座半潜式平台,考虑风浪流荷载作用,建立两座平台水动力分析模型．基于三维势流理论,在频域内计算旁靠作业中两半潜平台多体耦合水动力性能,分析不同浪向角对平台所受波浪荷载的影响．基于Kalman滤波控制算法,考虑不同海况条件分析靠泊系统的定位能力,并根据位移上限条件得出了可进行靠泊作业的海况．结果表明,二阶波浪荷载对平台水动力相互作用存在影响．斜浪可作业海况最高、横浪次之,纵浪时可进行靠泊作业的海况最低．所得研究结果对于两平台安全靠泊具有参考意义．     

基于ALE有限元法的发动机液压悬置动态特性仿真

液压悬置在发动机隔振方面起着重要的作用,具有复杂的动特性.文章以惯性通道式液压悬置为研究对象,建立了橡胶主簧与上液室的有限元模型,并进行了系统参数识别,计算出橡胶主簧的静态特性及上液室的体积特性;同时还建立了惯性通道式的液压悬置有限元模型,应用基于任意拉格朗日法(ALE)的流固耦合理论,进行悬置静态特性和动态特性的仿真...     

人群-桥梁耦合振动研究及参数分析

根据交通流和生物力学的研究成果,将人体视为具有质量、刚度、阻尼的两自由度系统,建立了人群过桥时人群-桥梁耦合系统的动力学模型,分析了人群对耦合系统动力特性的影响,研究了不同行走模式时人群-桥梁耦合系统的动力响应和人致振动参数敏感性.结果表明:人群使耦合系统产生了附加振型;人群集度和位置对耦合系统的动力特性影响较大;行走人群对桥梁动力响应的影响主要取决于人群行走的频率是否与结构竖向基频相接近,以及人群行走步调是否相接近;人群集度和行走速度对人群-桥梁耦合系统的动力特性均有不同程度的影响.文中模型避免了计算人群与桥梁的耦合振动时参数取值的任意性.     

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...     

基于GHS软件的液压同步提升打捞计算与分析

在研究液压同步提升打捞过程中,根据沉船在扳正和提升时的受力特点,建立扳正、提升、出水三个状态下的沉船受力力学模型.以一艘沉船为例,通过GHS软件的多体模块进行仿真分析,模拟出沉船与驳船之间的相互作用,计算出扳正过程中搁坐力变化情况、打捞过程中各阶段不同位置处的钢丝绳提升力变化情况,以及沉船船体纵向最大剪力与纵向最大弯矩在打捞过程中的变化情况.研究发现,沉船的位姿变化、重量分布,以及搁坐点和提升点的位置会对提升力产生影响.此外,随着打捞过程的进行,沉船船体所受最大剪力与最大弯矩不断增大.     

风力机塔架-叶片耦合模型风致响应时域分析

基于风力机塔架-叶片耦合模型,采用改进的叶素-动量理论模拟了考虑平稳风修正、叶片旋转效应和空间相干性的风力机气动载荷,并基于有限元方法对该耦合模型进行了动力特性分析和风致响应时域计算.基于目标响应时程探讨了风力机塔架-叶片耦合系统在随机风荷载作用下的动力响应特性,并与不考虑叶片影响的风力机塔架风致响应进行对比分析.研究表明,在进行风力机的抗风设计时,应该考虑塔架-叶片的耦合作用.     

桥梁抖振力空间相关性对风-车-桥耦合动力响应的影响

基于提出的抖振力模型和建立的风-车-桥耦合振动模型,发展了一种可以考虑抖振力空间相关性的风-车-桥耦合振动分析方法,并编制了相应的计算程序.以江顺长江大桥为工程背景,测试了桥梁抖振力的空间相关性和考虑车桥耦合作用的车桥气动参数,分析研究了桥梁抖振力空间相关性对侧风作用下桥梁和车辆耦合动力响应的影响.研究结果表明:桥梁抖振力空间相关性对桥梁动力响应有显著影响,对车辆的动力响应也有一定的影响.     

基于滑动单元的高速磁浮列车-轨道梁耦合系统的动力相互作用分析

基于一种滑动单元,使用弹簧阻尼磁浮力模型,推导了适用于高速磁浮列车-轨道梁系统的滑动单元的刚度矩阵.在有限元OpenSees软件平台上建立了二维平面内高速磁浮列车-轨道梁耦合系统的有限元模型.以TR08磁浮列车和上海Emsland磁浮轨道梁为例,进行建模计算,得到了磁浮列车与桥梁的动力响应及其振动规律.通过与文献中的结果进行对比,验证了模型结果的可靠性,改进后的滑动单元可用来研究高速磁浮列车-轨道梁耦合系统的车桥耦合动力问题.     

旋挖钻机回转缓冲平衡阀仿真与实验研究

缓冲平衡阀是旋挖钻机上车回转液压系统的重要组成部分,对旋挖钻机上车回转的启制动特性起决定作用。文章以某型旋挖钻机为研究对象,分析了缓冲平衡阀的主要结构和工作原理,建立了旋挖钻机回转液压系统的AMEsim仿真模型,研究了缓冲平衡阀的2个弹簧预紧力、锥阀的直径、阻尼孔直径等主要参数对旋挖钻机回转液压系统的影响。结果表明,缓冲平衡阀锥阀直径在9~10mm之间,阻尼孔直径在0.3~0.5mm之间,系统响应快,马达压力波动小,工作平稳。     

弹性结构与晃动液体耦合系统的动力特性分析

基于弹性波传播理论,构造液体晃动的等效弹性体模型,将液体晃动问题归结为弹性体动力问题, 建立位移-压力格式的流固耦合方程,采用静态缩聚技术求解流固耦合特征值问题.在此基础上,推导地震条件下的流固耦合系统有限元模型.对储液容器的特征值问题和动态响应问题进行了实例分析和计算,算例结果验证了方法的正确性与有效性.     

液压凿岩机双缓冲系统性能参数优化设计

针对以往分析凿岩机入射应力波为定值的情况,基于应力波在不同介质中传递原理,计算经过多次透射和反射到达缓冲活塞的应力波大小,并运用傅里叶级数推导入射应力波模型.采用应变片实验法测试入射应力波波形,依据实验结果对入射应力波模型进行修正.基于牛顿力学理论,构建双缓冲系统的蓄能器等效刚柔耦合模型和双缓冲机构模型.借助Matlab工具,分析缓冲活塞运动规律以及一、二级缓冲腔压力变化规律.采用多目标优化方法对双缓冲系统的性能参数进行优化,获得双缓冲系统性能参数的最优参量：缓冲流量8.5 L·min-1、环形间隙0.017 mm、蓄能器初始充气压力2.3 MPa以及工作压力7.6 MPa.