变速移动载荷作用下梁的动态响应数值模拟

分析具有大速度、加速度或大质量的移动载荷作用下支撑梁的动力响应问题,采用有限元法和振型叠加法相结合的建模方法,推导出关于模态坐标的时变系数常微分方程组,并通过Newmark-β算法求解数值解.与文献算例和ABAQUS模型的结果对比验证了该文方法与现有方法的一致性.通过分析匀速、匀加速、匀减速3种典型运动状态移动载荷作用下的支撑梁响应情况可知,在移动载荷具有大速度、大加速度或大质量时,研究梁的动力响应问题均需考虑移动载荷惯性影响.     

含移动质量块简支梁的弯曲-扭转振动分析

考虑移动质量块的惯性效应及梁的自重,研究了弯曲中心线与扭转中心线不重合时简支梁的弯曲-扭转振动.首先求得无移动质量块系统的自由振动频率,并考查了几何参数和材料参数对它的影响;然后针对含有移动质量块的情形,计入移动质量块的惯性效应和梁自重效应的影响,理论导出了系统的耦合振动方程,并借助Galerkin法进行离散化;最后通过数值计算得其解.研究表明,移动质量块的惯性项及梁的自重效应对系统弯曲位移和扭转位移有较大影响,在工程实际中应予以重视.     

功能梯度梁在轴向移动载荷作用下的动态响应

研究了功能梯度材料梁在沿轴向移动的集中力作用下的动态响应特性,其中考虑功能梯度材料的物理性能参数沿厚度方向以幂指数形式连续变化。首先基于经典Euler梁理论建立动态响应控制方程,并求解获得功能梯度两端简支梁的固有频率及主振型,同时推导证明了其主振型的正交性。然后采用模态叠加法研究梁在轴向移动载荷作用下的动态响应及共振特性,求解获得了中点最大挠度随时间的变化及共振速度的解析解,并采用数值结果分析了共振速度及其影响因素。     

柔性动边界梁在横向撞击下的动力响应

研究特定约束条件下梁受横向撞击的动力响应,这些约束表现为弹性支承刚度和阻尼特征,也就是具有柔性动边界.建立了具有动边界梁的力学模型,综合考虑弹性和阻尼支承、集中质量块以及支承不对称等情况.根据撞击局部区域的接触力—嵌入深度关系式,利用拉格朗日方法建立了横向撞击下柔性动边界梁的动力方程,并通过与简支梁在相同撞击条件下撞击力、横向位移的对比分析,说明了柔性支承对结构动力响应的影响.结果表明,低速撞击条件下,柔性支承对撞击力的影响较小,但对结构位移响应的影响较显著,并且弹性支承会使梁受撞击后的变形过程与简支梁相比增加一个变形阶段. 受横向撞击的动力响应,这些约束表现为弹性支承刚度和阻尼特征,也就是具有柔性动边界.建立了具有动边界梁的力学模型,综合考虑弹性和阻尼支承、集中质量块以及支承不对称等情况.根据撞击局部区域的接触力一嵌入深度关系式,利用拉格朗日方法建立了横向撞击下柔性动边界梁的动力方程,并通过与简支梁在相同撞击条件下撞击力、横向位移的对比分析,说明了柔性支承对结构动力响应的影响.结果表明,低速撞击条件下,柔性支承对撞击力的影响较小,但对结构位移响应的影响较显著,并且弹性支承会使梁受撞击后的变形过程与简支梁相比 加一个     

车辆荷载作用下简支梁桥动态响应的初步探讨

本文研究具有初速的简支桥的动态响应。主要描述的是:匀速移动常力,匀速移动简谐力作用的动态响应,以及在匀速常量力和匀速简谐力作用下跨中节点位移的ANSYS分析。     

车辆为刚体的车桥耦合模型振动分析

本文基于简支梁桥车桥耦合振动系统的基本理论，根据达朗贝尔原理和最小热能原理，考虑了车辆系统的牵连惯性力和相对惯性力（即车辆加速度）对简支梁振动的影响。分析了车辆初速度、车辆加速度、梁长等对梁动力响应的影响。分析结果对车桥耦合系统的认识有一定的参考价值。     

基于DVV算法的车桥耦合振动响应非线性规律研究

为研究损伤公路桥梁车桥耦合振动响应的非线性规律,文章采用延时矢量方差(delay vector variance,DVV)算法分析损伤桥梁车桥耦合的加速度响应,研究了车辆行驶速度、车辆质量、路面粗糙度及损伤程度对损伤桥梁振动加速度响应的非线性影响;通过简支梁数值模拟,对比分析1/4跨和跨中加速度响应的非线性大小变化。研究发现:随车速的增大,加速度响应的非线性呈现增大—减小—增大的规律;随车辆质量和路面粗糙度等级的增大,加速度响应的非线性增大,而损伤程度的变化对加速度响应的非线性影响较小。     

移动刚体激励的梁的振动分析和实验

目的 研究移动刚体激励下弹性梁的振动响应特点。方法 对移动刚体激励下弹性梁振动响应进行理论分析;对以一端简支另一端自由,中间有铰链支撑的弹性梁为例进行仿真计算和实验测试,得到弹性梁在移动刚体激励下的振动响应,进而研究移动刚体激励下弹性梁振动响应的特点。结果 仿真计算了移动刚体在不同情况下弹性梁振动的位移响应曲线和加速度响应曲线,实验测量了移动刚体在不同情况下弹性梁端部的位移响应和速度响应。结论 移     

桥梁移动荷载的识别与参数分析

采用样条函数逼近法对简支梁桥与多跨连续梁桥上移动荷载进行识别和参数分析．由欧拉梁理论与模 态叠加法,建立了移动荷载作用下的梁桥运动方程;利用样条最小二乘法逼近应变响应;由Tikhonov正则化方 法与奇异值分解得到了荷载识别的正则解．数值分析中,对简支梁和三跨连续梁上的移动时变力和车桥接触 力进行了识别,并对影响因素进行了参数分析．研究结果表明,采用样条函数逼近法能有效地识别简支梁与 连续梁桥上的移动荷载,具有很强的实用性和抗噪性能,且对简支梁桥移动荷载的识别精度和抗噪性能均高 于连续梁桥;采用Tikhonov正则化方法能够得到荷载识别的稳定解,并可提高识别精度和降低噪声敏感性．     

小波分析在钢筋混凝土梁损伤识别中的应用

为识别钢筋混凝土简支梁的损伤状况,对简支梁进行了逐级加载实验,每级加荷后卸荷,观测梁的裂缝,并测定梁的动力反应. 将钢筋混凝土简支梁作为无限自由度体系,并对该体系的动力方程进行小波变换,得到多尺度下的结构动力响应表达式. 信号经多尺度分解后,包含了信号中更多的结构损伤信息. 基于此,用DASP信号处理系统对钢筋混凝土简支梁各损伤阶段的动态信号进行二进制小波分解,通过分析各频段的波形,确定了梁的损伤.     

Vibration Analysis of a Simply Supported Beam Traversed by Uniform Distributed Moving Load

Considering the engineering background of some transportation system like maglev, vertical vibration of the simply supported beam is investigated. The length of the vehicle is assumed to be longer than the beam span. The model of moving distributed load with constant speed is established .The beam can be taken as Euler-Bernoulli beam model and the right side of the control equation is simplified by using a moving status function. Duhamel integral and mode superposition method is used to solve the dynamic behavior of the beam. In this aspect deflection and acceleration are included. The results of different parameters such as the span of beam, velocity of load and ratio vehicle-Beam masses are compared. All results show that the dynamic response of the beam is tied up with these factors: the frequency of the beam, the moving frequency of the load and the ratio of vehicle-beam mass.     

廻转梁受强动载荷作用的刚-塑性动力响应

核电站及化学工厂中的一些管道结构不可避免地会受到强动载荷的作用,本文基于理想刚塑性模型,分析了在跨度中点受刚性质量块横向撞击作用的甩动管理论模型,即一端铰支,一端自由的廻转梁的塑性动力行为。给出了描述廻转梁早期响应历程的完全解,详细讨论了质量比等有关参数对结构变形和塑性能量耗散的影响以及初始输入能量的分配。研究结果表明,质量比参数对梁结构的动力行为有重要的影响;在能量耗散方面,输入的能量并不全部转化为塑性耗散能,至少有一部分输入能量要转化为动能。     

基于微加速度传感器的高速动态车辆超载检测

针对动态车辆超载检测,基于微加速度传感器建立了一种新型的高速动态超载检测方法.桥梁采用简支梁模型,车/桥相互作用模型化为两个具有固定间距点力匀速通过桥面,系统分析了两点力情况的桥梁振动,建立了两点力情况下桥梁振动与力的函数方程,从而奠定了基于微加速度传感器的实际车辆超载检测的理论基础.同时利用先进微传感器搭建了高速超载车检测试验平台,进行了传感器安装位置选择的研究.理论仿真和试验结果证明,该方法可以较准确地进行高速动态超载车辆的检测.     

系列移动荷载下周期性弹性支撑连续梁的共振及消振效应

基于Fourier变换、系列Fourier变换及传递矩阵方法,研究了移动荷载列作用下周期性弹性支撑连续梁的共振及消振效应。通过Fourier变换和系列Fourier变换,把单个移动载荷所引起的动力响应表示为响应函数沿代表跨的积分。利用梁和弹性支撑处的传递矩阵,建立了周期性弹性支撑连续梁的响应函数和特征方程。根据叠加原理并利用单个移动载荷的解,得出了等间距移动载荷列作用下周期性弹性支撑连续梁的动力响应表达式。根据单个移动载荷引起梁的频域响应,建立了周期性弹性支撑连续梁在等间距移动载荷列作用下的共振和消振条件。计算结果表明:当移动载荷列的速度及间距符合共振条件时,将会发生共振效应;当符合消振条件时,将会发生消振效应。     

基于非局部梁理论的嵌入式弯曲碳纳米管在移动载荷作用下的振动分析

基于非局部连续介质力学理论,针对嵌入式弯曲碳纳米管建立了两端简支的Euler-Bernoulli梁计算模型,研究碳纳米管在移动载荷作用下的非线性振动问题．利用Galerkin方法对运动微分方程进行近似处理,将原方程从非线性动力学系统转化到二阶动力学系统;对于二阶动力学方程采用Magnus级数方法进行求解;通过数值实验,分析了非局部参数因子,纳米管长径比,移动载荷速度,弯曲波纹幅值,弹性介质常数对碳纳米管振动特性的影响,结果表明上述因素对碳纳米管动力特性有很重要影响．     

简化桩模型在土-结构相互作用分析中的应用

采用简化桩模型和多分段杆单元模型来模拟独立桩承框架结构.对一幢七层独立桩承钢筋混凝土框架结构进行了考虑与不考虑土-结构相互作用效应影响的结构自振特性对比分析.然后依次输入9条地震波加速度记录,对结构进行了考虑与不考虑土-结构相互作用效应影响的地震反应时程分析.由大量的数值分析结果总结了土-结构相互作用对结构地震反应的影响规律,并用算例对部分结论进行验证.     

辅助钢梁加固重载铁路桥梁的动力响应分析

既有重载铁路混凝土简支双T桥梁已不能满足现在重载运输的要求,故对既有重载铁路桥梁提出一种加固方法——辅助钢梁加固法.采用列车-轨道-桥梁系统的时变动力分析理论,建立列车-轨道-桥梁系统的空间振动分析模型.本文计算了桥梁加固前后的动力响应和加固后不同速度条件下桥梁的动力响应,将计算结果与现场实车试验作了对比.计算及试验结果表明,采用辅助钢梁加固法能同时显著提高混凝土双T梁的横向和竖向刚度.因此该加固方法是合理可行的.     

长持时爆炸冲击波作用下钢梁动力响应分析

大规模爆炸时引起的长持时平面爆炸波会造成结构的整体破坏,这与接触爆炸或近场爆炸的破坏模式有显著差异,但相关研究不多。为研究长持时冲击波作用下钢梁的动力响应,首先基于耦合欧拉-拉格朗日方法建立了大型数值激波管模型,然后采用该数值激波管得到作用在钢梁上的反射超压时程,最后通过显示动力学方法研究了冲击波入射方向、持时、超压等参数对钢梁破坏模式的影响规律。结果表明：本文提出的数值激波管模型能较好的模拟长持时爆炸波的绕射现象,可得到可靠的反射超压和冲量时程;随着冲击波入射角度的增加,简支钢梁跨中位移增大;冲击波超压峰值相同时,随着持时的增加,简支梁跨中的最大位移有增大的趋势,而最大位移的增长速率则会变缓;简支钢梁在长持时爆炸冲击波作用下容易发射受弯破坏,而梁跨中翼缘板会出现局部屈曲现象。     

缆索类维护机器人对高空管道的线性动态响应

针对缆索落后的人工维护方式,研制了缆索类维护机器人以实现对缆索的自动清洗、检测、涂装等日常维护,分析了在高空管道维护中包括机器人质量在内的多参数对管道线性动态响应的影响,并根据机器人以不同速度在管道上运动作业所产生的动态响应进行了数值仿真。结果表明,移动机器人对管道的动态响应达到了静态响应的1．5倍。