直线振动筛随机结构模态频率分析

振动筛在制造、安装等环节中不可避免地存在随机因素.本文基于随机结构模型对直线振动筛结构进行随机模态分析,给出了模态频率变异性的统计描述方法,研究了随机结构参数(橡胶弹簧弹性模量及密度、钢材弹性模量及密度)对振动筛模态频率的影响规律.结果表明:一阶矩意义下,橡胶弹簧弹性模量随机时对结构前三阶模态频率均值影响大,钢材密度随机时对结构高阶模态频率均值影响大;二阶矩意义下,橡胶弹簧弹性模量随机引起的前三阶模态频率相对其均值的动态偏离大,钢材弹性模量及密度随机引起的高阶模态频率相对其均值的动态偏离大;橡胶弹簧密度随机时对模态频率影响很小.对模态频率变异的灵敏参数分析得出:橡胶弹簧弹性模量随机时对低阶频率(前三阶)的相对均差系数及变异系数影响最灵敏.钢材弹性模量随机对高阶频率变异系数影响最灵敏,钢材密度随机对高阶频率的相对均差系数影响最为灵敏.     

利用时域方法识别框架结构模态

以钢框架结构为研究对象,采用基于环境激励的时间序列法、随机子空间法、随机减量法和NExT法对框架结构进行损伤模态频率识别,分析研究这四种方法模态频率识别效果。本算例计算结果表明各种方法识别精度存在差异,随机子空间法和随机减量法对一阶频率识别精度高于其他两种方法。应根据具体识别需要,优选一种或多种方法进行工程结构模态识别。各种方法频率变化率可用于初步或粗略损伤判别。     

三层空间框架结构的振动研究

对一个简化的三层空间框架钢结构进行强迫振动试验,得到结构的低阶自振特性;同时对该三层空间框架结构进行有限元分析,通过模态分析模拟得到该结构的低阶自振特性;数值模态分析的低阶结果与实验结果相比较,有良好的一致性,说明计算模型可靠;利用有限元法模拟该空间框架结构的高阶自振特性,为框架结构的建筑或厂房的自振频率的计算提供实验依据和有限元分析依据。     

结构模态参数识别的改进多重随机减量法研究

针对高层建筑结构周期长、阻尼比小的特点,提出改进的多重随机减量法,结合亚伯拉罕时间域法对此类长周期高层建筑结构的自振频率和阻尼比等动力特征参数进行系统识别.结合利通广场某次强/台风影响时实测到的风致加速度信号,采用改进的多重随机减量法对其自振频率和阻尼比,并与传统随机减量法和随机子空间法识别的结果进行对比.分析结果表明,改进的多重随机减量法具有对此类结构动力特征参数进行辨识的可靠性及高效性.     

飞燕式钢管混凝土拱桥动力特性研究

结构的固有振型、频率和阻尼是重要的动力特征,是车振、风振及地震分析等动力计算的基础。本文以丫髻沙大桥为例,通过建立其三维空间有限元模型,采用子空间迭代法,得到其前十阶的自振模态,并从中分析其出现的主要振型,为本桥的其他分析做准备。     

钢筋混凝土简支斜交宽梁桥动力特性分析

以省道306线福建永春达中桥为例,分析了钢筋混凝土简支斜交宽梁桥的动力特性.首先介绍了全桥现场环境振动试验的概况;然后利用频域中的峰值法(PP)和时域中的随机子空间识别法(SSI)分别进行桥梁模态参数识别;最后利用ANSYS建立了全桥三维有限元模型并进行了理论模态分析,得到了该桥的前9阶频率和振型,其理论计算和实测结果吻合较好.结果表明,斜交宽梁桥具有竖向多扭转振型的特点,进行竖向模态测试时需布置3排加速度传感器.     

LNG储罐外墙模态分析

以某大型LNG(液化天然气)储罐结构为例,考虑到贮液条件下储罐与液体的相互作用与影响,即液体与结构的耦合问题,采用有限元方法对储罐结构进行了模态分析.结果表明:空罐,前三阶频率为6.376、6.376、6.468Hz,内罐贮液,前三阶频率0.102、0.102、0.137 Hz,内罐泄漏后,前三阶频率0.093、0.093、0.136 Hz,内罐贮液与内罐泄漏后储罐外罐的频率相差不大,但比空罐时的频率降低很多.说明了液体对储罐系统自振特性的影响是很大的,相当于储罐内部增加了液体的约束.     

基于Mindlin理论新型阶梯环型变幅器弯曲振动特性研究

阶梯型辐射体具有辐射面积大、辐射效率高等优点,在大功率超声领域被广泛应用。在高频大功率声辐射条件下,薄盘的机械强度明显不足;因此应考虑用厚板。从声学工程力学应用角度研究,基于Mindlin理论推导了新型阶梯环形变幅器自由边界条件下的弯曲振动频率方程;并对频率方程进行数值求解和有限元模拟及实验测试;同时还研究了各结构参数及材料对变幅器频率的影响。结果表明,自由边界条件下,有限元模拟结果与厚板理论计算结果都比较接近实验测试结果,误差较小。当其他参数一定时,在厚板范围内,前三阶频率随圆盘基底厚度、圆盘厚度的增加而增加;随内半径和外径的增加减小;随阶梯半径的增大而增大。所取材料的前三阶有限元模拟频率与厚板理论计算结果误差较小,其中45号钢频率最大,而铜频率最小,铝频率居中,研究结论对大功率阶梯型辐射体及辐射器的设计和应用提供理论参考和频率调试依据。     

塔桅结构动力性能试验研究与计算分析

塔桅结构是一种高耸结构,被广泛运用于广播电视塔、输电塔及通信塔等领域.在风荷载、地震荷载等动力荷载作用下,塔桅结构容易遭到破坏,因此十分有必要开展塔桅结构的动力性能研究.设计制作了塔桅结构的试验模型,并进行了动力性能测试.在此基础上利用有限单元法对塔桅结构进行了模态分析,得到了塔桅结构的前三阶固有频率,再将两者结果与根据瑞利能量法求得的解析解进行比较,得到以下结论：3种方法测得的前三阶自振频率数值较为吻合,尤其是第一阶频率吻合得最好,说明试验模型较为合理.     

电解铝专用摩擦焊机床身性能分析及优化

以预焙阳极专用摩擦焊机样机床身为研究对象,应用ABAQUS有限元软件对机床进行静动态分析,分别得到床身的最大应力、应变及1~6阶固有频率和动态载荷下的应力与应变.以摩擦焊机床身设计空间的体积比为约束条件,以床身前三阶特征值为优化目标,建立基于SIMP法材料插值方法的单目标拓扑优化数学模型,利用OptiStruct软件进行优化.优化结果表明床身前六阶频率得到提高,同时床身质量下降,实现了单目标拓扑优化.     

基于灰关联分析的加筋土挡墙频率敏感因子

加筋土挡墙振动频率反映其抗震性能,基于ABAQUS建立了加筋挡土墙频率计算有限元模型,计算5种工况下结构体系的前三阶频率,发现墙后土体弹性模量对结构体系的振动特性影响较明显.引入灰关联分析法,以填土弹性模量、泊松比、重度等5个参数为影响因素,分析其与振动频率之间的关联度,得到加筋挡土墙振动特性敏感因子.通过算例分析得到:加筋挡土墙振动特性对土体的弹性模量变化最敏感,其次为内摩擦角,对填土泊松比、重度、黏聚力敏感度较低;土体弹性模量与振动频率呈线性关系,而内摩擦角与振动频率呈二次函数关系,内摩擦角为32°时频率变化最为敏感;两个敏感因子对三阶振动影响趋势是一致的,即先增加后减小,再增加.泊松比、填土重度、黏聚力对振动频率的影响不规律.     

多模块构架式空间可展开天线背架的模态分析

为掌握多模块构架式空间可展开天线背架的固有振动特性,根据背架的结构特点,基于齐次坐标变换方法,建立了多模块背架的几何模型;运用有限元软件ANSYS建立了天线背架的有限元分析模型,利用子空间法对其进行了模态分析,得到了结构的前10阶固有频率和振型,分析了固有频率的变化规律及振型的特点;研究了结构参数对背架固有频率的影响规律,给出了提高一阶模态的方法.分析结果表明,适当增加上弦杆、下弦杆和斜腹杆的直径,减小拉索的直径可以提高背架的固有频率.该分析方法为天线背架的动力学研究及结构的优化设计提供了理论参考.     

花瓣铺层碳/碳材料火箭喷管扩张段模态分析

针对花瓣铺层碳／碳材料固体火箭发动机喷管扩张段结构的特点，研究和建立了有限元计算模型，构造了模拟柔性支撑系统的弹簧约束模型．应用解答大型复杂结构的特征值问题的子空间迭代法，对喷管整体结构进行了自由振动和模态分析，导出了该喷管仿真模型的多阶自振频率和振动模态．     

子模型法在小湾拱坝结构诱导缝及检查廊道中的应用

介绍了ANSYS软件子模型法的使用方法,说明了设置结构诱导缝的作用,并利用子模型法对小湾拱坝结构诱导缝进行有限元计算,使用APDL参数化语言进行相应的二次开发辅助计算,分析子模型法的适用场合及其优缺点.分析结果表明,用子模型法对结构物进行有限元分析,可以得到结构部分区域更加精确的数值解,大大降低了计算工作量,且有利于提高计算精度.     

温度对桥梁动力特性的影响研究

摘要：环境因素（如温度和行车荷载等）变化会引起的结构动力特性的变异,因此,在基于振动的结构健康监测和损伤识别技术中,如何区分环境因素变化与结构损伤所引起的结构动力特性的变异性,并量化环境因素对结构动力特性的影响显得非常必要。本文在吉昌特大桥通车前对其主桥和引桥的动力响应和温度分别进行了测试。首先,用模态自动识别程序识别得到两座桥的前三阶模态。其次,得出箱梁桥的前三阶模态频率和T型梁桥的第三阶模态频率与温度具有显著的负相关性的结论。最终,分别建立了两座桥的动力特性与温度之间的线性回归模型。     

基于集中柔度模型电流变体-砂浆悬臂梁固有频率的理论分析

直接将电流变体密封后埋置在砂浆梁中制成智能复合悬臂结构,采用瞬态激振的方法测定其在不同电场强度下固有频率,对频率随电场强度的变化规律进行了实验研究.结果表明电场强度对第一、二阶频率影响比较大,对第三阶频率影响很小,而且电流变片埋置位置对复合梁的整体振动特性的影响比较大.在此基础上,利用一种基于集中柔度模型的分析裂纹梁动态响应的新方法对这种复合结构进行了数值分析.通过定义等效裂纹深度,建立了电流变体-砂浆复合悬臂梁的振动模型,得到计算复合悬臂梁频率的特征方程,并根据实验数据确定模型的参数,最后用于模拟含电流变体的砂浆悬臂梁随电场强度变化时固有频率的演化规律.研究结果显示,该模型的解析解与实验值吻合得较好,对前三阶频率模拟的效果较为理想,说明该模型可用于含电流变体砂浆复合悬臂梁的振动分析,为电流变体在实际工程结构振动控制领域的应用奠定了理论基础和实验依据.     

基于随机子空间法的异步实测桥梁模态识别

针对工程结构模态参数测试时，多个测点之间的时间不同步采样导致识别出的振型结果不准确问题，文章提出基于随机子空间法的异步实测桥梁模态识别方法，通过误差函数值表征不同步数据在分析过程中产生的数值误差程度，以误差函数为最小值时所对应的时间作为估计的时间延迟，并以此延迟修正异步实测响应数据；利用随机子空间法对修正数据进行模态参数识别，通过有限元模拟和实验验证分别讨论模态识别时，桥梁不同测点异步采样对振型识别的影响，验证所提出的时间延迟识别方法的准确性和可行性。     

宣城体育馆弦支穹顶结构预应力施工研究

预应力张拉施工技术是弦支穹顶结构建造过程的关键技术之一,预应力拉索张拉施工质量直接影响结构的成型状态。采用有限元软件对宣城市体育馆弦支穹顶结构施工过程进行了全过程模拟分析,并用频率法对拉索张拉施工过程中的索力进行了跟踪监测,然后将有限元模拟得到的索力计算值与实测值进行了对比分析,分析结果表明,张拉完毕后建立的拉索有效预应力实测值与计算值较吻合,采取的张拉施工方案合理有效。     

钢管混凝土拱桥动力性能分析

以洛阳瀛洲大桥主桥为研究对象,采用ANSYS有限元程序,建立了下承式钢管混凝土系杆拱桥的空间力学计算模型,利用子空间迭代法计算了该结构的自振周期和振型,并对其模态特性进行了分析。通过计算和分析得到了一些对工程建设有益的结论。     

不中断运营的既有桥梁模态参数识别

为了在不中断桥梁运营的前提下使结构模态参数识别结果更精确,采用随机子空间方法对汽车荷载和环境激励共同作用下的不中断运营的桥梁结构进行模态参数识别研究,并采用一三跨连续梁的有限元模型进行了验证。结果表明,随机子空间方法可以识别汽车、环境共同作用下的桥梁结构模态参数识别,可以有效地识别环境激励下的不中断运营的桥梁结构的模态参数,拓展了随机子空间方法适用范围。