梁结构耦合点的振动功率传输

讨论了多根梁耦合点的振动功率传输特性．耦合点采用刚体质量来模拟，根据耦合点的平衡条件和连续条件，得到了波动方程中的幅值，建立了波动幅值和振动功率之间的关系，并得到振动功率反射和传播系数．反射和传播系数确定为振动频率和耦合角度的函数．算例计算了二叉梁的反射系数和传播系数，分析了耦合角度和振动频率以及是否计及耦合点质量对反射系数和传播系数的影响，得到了一些有价值的结论．对于振动控制和结构优化设计具有重要的意义．     

考虑刚度及铰支边界条件的短索索力求解方法

针对基于弦振动理论建立的铰支边界条件下拉索索力计算公式在实际工程应用中存在的问题,提出了基于频率分解的索力计算方法.通过分析拉索索力、抗弯刚度、固有频率之间的关系,将拉索实际振动频率的平方分解为抗弯刚度为零时拉索振动频率的平方,与拉索索力为零时拉索振动频率的平方之和,进而建立起拉索实际振动频率与频阶平方之间的二次多项式;采用最小二乘法拟合出多项式系数从而同时求出拉索的索力与抗弯刚度.通过模型计算索力与加载索力的分析比较,验证了提出的频率分解法求索力的实用可靠性.     

考虑边界弹性约束刚度的拉索参数识别

提出了由拉索实测振动频率同时识别出拉索索力和抗弯刚度的模态参数识别法。首先,在考虑边界弹性约束刚度基础上研究了拉索索力、抗弯刚度和频率之间的关系。然后,根据振动模态特点,得到索的等效长度。进而以拉索索力和抗弯刚度为模态参数,采用最小二乘法对模态参数进行识别,保证理论模型和实测模型之间的总误差最小。最后,通过算例进行验证,表明使用模态参数识别法能够精确的识别出索力和抗弯刚度。     

基于振动频率法的斜拉桥索力测试影响因素

基于振动频率法,研究拉索自身参数和外界条件对拉索基频的影响。运用拉索静力平衡振动方程,推导考虑阻尼的拉索振动基频计算方法,研究拉索垂度和抗弯刚度对基频计算的影响范围。通过数值计算,分析阻尼器、梁体振动和温度变化等外界条件对基频计算的影响规律,提出斜拉桥索力测试和基频计算建议。研究结果表明:当反映垂度影响的量λ2≤0.9,不可忽略垂度的影响;当反映抗弯刚度影响的量0≤ξ≤210,不可忽略抗弯刚度的影响。拉索安装阻尼器将导致索基频增加,阻尼器安装越远离锚固端对基频的影响越大;拉索越长和直径越小,阻尼器对基频影响也越大。斜拉桥梁体振动时进行索力测试,拉索的基频存在动态波动;拉索温度越高,基频越小。建议选取车流较少、温度稳定的环境进行索力测试以获得较准确的基频。     

考虑抗弯刚度的耦合吊索自振特性研究

设置减振架后,悬索桥吊索的自振特性与单根索股不同,其振动是同一吊点各索股相互作用的综合体现。为研究带减振架吊索的自振特性,提出了考虑抗弯刚度的双索股耦合系统模型。首先,推导出了系统耦合振动的理论公式,然后对自振频率进行求解后用试验及数值算例进行验证;最后,以矮寨大桥的典型吊索为工程背景,研究了索的抗弯刚度、减振架耦合位置、减振架刚度、索的长度对吊索自振特性的影响。研究结果表明:考虑索的抗弯刚度后,带减振架的吊索自振频率值明显增大,索越短,其增长幅度越大;减振架保证了两根索股同相整体振动模态的一致性,在同相整体振动模态之间存在单根索股单独振动模态(减振架位于吊索中点时成对出现)及反相振动模态;减振架位置对吊索反相振动模态的自振频率及振型有显著影响;与刚性减振架相比,弹性减振架导致反相振动模态的自振频率值降低,减振架刚度越小,其差值越大;对于不同长度的吊索,当设置的减振架刚度k≥5×10⁶ N/m时,可近似视为刚性减振架。     

基于多目标的车身结构静动态参数协同优化

文章建立了某小型休闲车(small recreation vehicle,SRV)车身结构有限元模型,通过数值计算与试验模态的对比分析验证了模型的准确性;对白车身的弯曲、扭转刚度进行分析同时关注车身的低阶模态频率,提出了一种以静态多工况结构刚度和振动频率为目标函数、基于实体各向同性材料惩罚函数的拓扑优化方法;用折衷规划法定义多目标拓扑优化和多刚度拓扑优化的目标函数,以平均频率法确定振动频率目标函数,得到了同时满足静态刚度和低阶振动频率要求的白车身的结构拓扑。该文方法实现了静态刚度和低阶振动频率的协同优化,优化结果显示车身刚度和低阶频率值均有所提高,结构更趋于合理。     

基于最小方差法的抗弯刚度与频率阶次对索力的影响分析

针对基于弦振动理论建立的铰支边界条件下拉索索力计算公式在实际工程应用中存在的问题,提出了基于最小方差的索力计算方法。通过估算确定EI的变化范围,根据实测的拉索频率值,利用索力计算公式算得对应的索力值和索力平均值。用方差σ2来描述索力值之间差异程度,当方差σ2最小时,对应的EI值为最真实的抗弯刚度,而索力平均值即为所求索力。设计了室内拉索试验模型,讨论了抗弯刚度与频率选取阶数对索力的影响,并进行了 42 种工况的试验,通过计算索力与加载索力的分析比较,验证了本文提出的最小方差法求索力的实用可靠性。     

有限差分法在斜拉索张力振动测试识别中的应用

振动法测量斜拉索张力需要准确描述索力与自振频率的关系，考虑斜拉索边界条件、抗弯刚度和垂度的影响，使用有限差分法将斜拉索的静力平衡方程和自由振动方程离散，通过求解特征值问题建立了索力与振动频率的关系；然后将计算得到的模态频率与测试得到的模态频率比较，通过修正拉索张力计算值使计算频率与实测频率误差最小，最后修正的拉索张力则为斜拉索实际张力．通过对实际工程的测试结果分析表明，本文方法具有准确、实用的特点，可有效提高振动法测量斜拉索张力的精度。     

基于改进响应面的桥梁抗弯刚度修正

根据响应面法(RSM)的应用条件,从工程应用角度研究响应面法改进方法及桥梁抗弯刚度修正中确定设计空间大小的一般原则。利用单因素试验法,令抗弯刚度在初始设计值的基础上产生单位改变量,考察目标函数对应的改变量,建立两者之间的线性函数关系,以初始有限元模型的目标函数值和对应实测值的差值为目标,通过优化算法,使待修正参数的设计空间快速逼近最优区域。在优化的设计空间里建立响应面模型对桥梁结构抗弯刚度进行修正。数值算例和三跨连续梁实桥静载试验算例证明:该方法显著地提高了基于响应面的桥梁结构抗弯刚度修正的精度。     

轴向受载多跨弹性支撑连续梁的模态分析

以轴向受载的多跨连续等截面Bernoulli-Euler梁为研究对象,将多跨连续梁的自由振动转化为单跨梁在支座反力下的受迫振动。采用Laplace变换求解振动微分方程。根据连续梁的边界条件及弹性支撑处的变形相容条件得出频率特征方程。由频率特征方程得出自振频率,及其相应模态。结合数值算例,验证了理论推导与计算程序的正确性。最后分析了在不同边界下,中间弹性支撑刚度对连续梁稳定临界轴压的影响。     

预应力混凝土铁路桥采用柔性连续梁的研究

预应力混凝土柔性连续梁是将多孔简支梁相邻梁端间加设预应力连接装置组成的连续结构。由于连接装置的抗弯刚度远小于一般连续梁中间支承处的抗弯刚度,故定名为“柔性连续梁”。它的结构特点酷似索塔高度约相当梁高的斜拉桥。柔性连续梁的优点在于:1.适应跨度较简支梁为大。2.能人为地调整跨中与中间支承处弯矩的数值,充分发挥梁体各部位抗弯强度的作用,降低一般连续梁中间支承处的弯矩高峰值。3.在活载作用下的中间支承处的弯矩波动性极小,且基本不受各支承点不均匀下沉的影响。故它的弯矩包络线所包络的面积,小于相同跨度的连续梁。4.正确运用第2条优点,有利于梁体采用等高截面,并采用顶推法架梁。为此,本文作者认为:柔性连续梁可作为当前铁路预应力混凝土桥向较大跨度发展的一种结构形式。     

移动荷载下离散粘弹性点支承长梁的有限元分析

研究了单个和多个移动荷载作用下离散粘弹性点支承长梁的动力响应.把长梁、离散的粘弹性支座和移动荷载视为一个系统,利用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的"对号入座"法则建立该系统的振动方程组,用Wilsonθ法求解该振动方程组,得到梁的位移时程曲线.举例分析了梁的抗弯刚度、支座的粘弹性特性及移动荷载的速度对梁动力响应的影响.计算结果表明:增大支承点的弹簧刚度、阻尼系数及梁的抗弯刚度都有利于减小梁的动力响应;随荷载速度的提高,梁的动力响应有所增大.图7,表1,参16.     

锭子弹性管的刚度计算及其对动态性能的影响

首先推导了纺纱锭子中开螺旋槽弹性管的等效抗弯刚度及底部刚度系数的计算公式，分析了弹性管各参数对其刚度及振动性能的影响，并进行了模态测试，实验值与计算值基本一致。     

考虑垂度及抗弯刚度影响的斜拉桥索力测试

基于轴向受力梁的振动微分方程,提出同时考虑拉索垂度及抗弯刚度的拉索振动非线性微分方程,并引入多尺度法求解拉索非线性振动问题,得到拉索频率与索力的非线性关系式.对拉索非线性振动频率的公式进行分析,研究初始条件、索力、抗弯刚度及拉索的几何特性对基频的影响,建立索力计算的实用公式并对公式的适用范围进行讨论,将其与目前索力计算公式及有限元分析结果进行比较.结果表明:所获得的基频计算公式简单实用,能同时考虑拉索抗弯刚度与垂度的共同影响,满足精度要求.     

考虑滑移效应的体外预应力钢-混凝土组合梁自振频率分析

为了研究滑移与体外预应力对钢-混凝土组合简支梁自振频率的影响,提出了适用组合梁自振频率计算的静力折减刚度法和动力刚度修正系数法.以一根跨径为5 m的钢-混凝土组合简支试验梁为研究对象,分别采用静力折减刚度法、动力刚度修正系数法及换算截面法计算梁的自振频率,并将计算值与试验实测值进行对比.结果表明,采用动力刚度修正系数法计算得到的体外预应力组合梁的自振频率更接近于实测值,采用静力折减刚度法和换算截面法计算得到的梁的自振频率与实测值之间存在较大误差.当体外预应力值为100 k N时,换算截面法和静力折减刚度法与实测值的误差分别为19.3%和7.9%,动力刚度修正系数法误差则仅为2.9%.     

悬索桥短吊索索力测试的探讨

因难以准确确定吊索的计算长度和抗弯刚度,按照公式法计算短吊索的索力误差一般较大。以新沟河大桥悬索桥吊索索力测试为研究背景,分析了吊索的边界条件、抗弯刚度、计算索长及线密度等因素对索力测试精度的影响,表明公式法的简化假设对短吊索不适用。介绍了有限元法分析吊索索力的方法,按吊索的实际尺寸建立有限元模型,首先识别出吊索的抗弯刚度,然后建立各吊索的索力—频率对应表格,查表即可得到实测频率对应的索力。该方法应用到新沟河大桥的施工监控,证明是一种行之有效的方法。     

几种特殊弹性参数对动力总成-悬置系统固有振动特性的影响

为了研究几种特殊弹性参数对动力总成-悬置系统固有振动特性的影响,分别建立了考虑悬置元件的角变形刚度和发动机前端驱动风扇的传动带弹性约束作用的动力总成-悬置系统的振动分析模型。以几种常见车型为例计算了考虑悬置元件角变形刚度前、后动力总成-悬置系统的固有振动特性,同时计算了系统的各阶固有振动频率关于传动带的等效刚度和安装角度参数的变化历程。结果表明:在考虑角变形刚度前、后,动力总成-悬置系统固有振动特性的变化很小;当传动带的刚度逐渐增大时,系统的最高阶振动模态(以侧倾振动为主)频率显著提高;传动带安装角度的增加使第2至6阶固有振动频率产生较大变化。因此,在动力总成-悬置系统固有振动特性的计算过程中一般可以忽略悬置元件角变形刚度影响;而传动带的弹性约束作用则可能显著影响系统的固有振动特性,在建模和计算的过程中应予以重点关注。     

基于改进高斯-牛顿迭代法的吊杆参数识别

文章针对目前振动频率法在系杆拱桥吊杆索力测试中存在的不足,依据吊杆两端简支并考虑其抗弯刚度的模型,以计算长度、抗弯刚度、吊杆索力为参数进行参数灵敏度分析,利用改进的高斯-牛顿迭代法对抗弯刚度及计算长度进行迭代识别,以梅山南路桥施工监控为背景,将识别得到的吊杆索力值与有限元模型计算所得的理论值比较.结果表明,该迭代算法在吊杆参数识别中收敛速度快、精度高,修正了由于简化复杂边界条件给两端简支模型带来的误差,满足系杆拱桥在施工和运营期间索力测试的精度要求.     

面内变刚度矩形薄板自由振动问题的辛弹性分析

基于辛弹性的方法分析了变刚度矩形薄板的自由振动问题.假设矩形板的弯曲刚度沿板的长度方向呈指数函数变化而泊松比为常数,利用变分原理将其导入辛体系,并应用分离变量法和本征值展开给出了求解面内变刚度矩形薄板自振频率的一种解析方法.这种方法不同于传统的逆解法或者半逆解法,它不需要提前假设试函数,是一种更为理性的正向的求解方法.通过这种方法可以得到变刚度板自由振动的频率方程,数值算例表明该方法计算简便、结果精确,可以得到变刚度板的各阶自振频率.在此基础上,详细研究了不同边界条件下,梯度指数、泊松比以及长宽比对变刚度板自振频率的影响.     

基于裂纹等效扭转弹簧模型的裂纹梁振动分析

基于开裂纹的等效扭转弹簧模型,研究了裂纹梁动力特性和动力响应的计算方法.在给出裂纹梁等效抗弯刚度的基础上,建立了一种新的裂纹梁动力控制方程通解的求解方法,给出了具有任意条裂纹Euler-Bernoulli梁振动模态的统一显示表达式.数值分析了简支、悬臂和两端固支裂纹梁的自振频率和振动模态,并研究了简支裂纹梁在集中简谐载荷作用下的动力响应,考察了裂纹条数和深度等对裂纹梁动力特性和动力响应的影响.结果表明:随着裂纹深度和条数的增加,裂纹梁的自振频率减小,且当裂纹较深时,裂纹深度对自振频率的影响更为显著;裂纹梁的模态曲线在裂纹处呈现尖点,其尖点处斜率的改变随裂纹深度的增加而增加,且当裂纹处的弯矩为0时,裂纹对梁的模态和频率没有影响;由于裂纹梁的模态仍满足正交性,因此可采用模态叠加法分析裂纹梁的动力响应.