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。     

钢索索力和抗弯刚度识别的序列二次规划法

提出了由多阶频率考虑端部转动约束识别索力、抗弯刚度的序列二次规划法.序列二次规划法识别索力和抗弯刚度过程采用频率平方的倒数作为权数,并采用多个序列二次规划法进行迭代保证收敛于精确值.3个算例表明序列二次规划法可以同时精确的识别出钢索索力和抗弯刚度.序列二次规划法用于求解钢索索力和抗弯刚度的识别这一有约束的最优化问题,具有整体收敛性且同时保持局部超一次收敛性.     

基于二分法识别拉索索力与抗弯刚度

采用二分法对拉索的索力与抗弯刚度进行同时识别,来满足桥梁工程中快速、准确的识别索力与抗弯刚度的要求。通过将频率方程进行数学上的处理和简化,成为简化的频率方程,并考虑初等函数曲线的性质,采用二分法在指定区间内迭代的方法,求解该简化方程的根,可以实现由索力求解任意阶的频率,或由至少2阶(频阶任意)的频率识别索力和抗弯刚度。在Excel中建立数值拉索,利用其VBA平台,编程实现了该方法的自动计算;与ANSYS结果对比,表明精度满足工程要求。     

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.     

考虑减振器弹性刚度时拉索张力的计算分析

为了提高装置减振器斜拉索张力的测试精度,在考虑减振器弹性刚度影响的基础上,建立了装置减振器拉索的振动微分方程。利用Laplace变换即可方便求得拉索的振型函数,结合减振器弹性刚度的中间支承条件,可得到拉索的频率特征方程,利用此频率特征方程就可以求得拉索的频率或张力。由于该方法求得的是精确解析解,因此其计算结果可以用来检验其他工程近似方法的计算精度。研究结果表明:斜拉索的抗弯刚度对斜拉索张力计算的影响不大,所以斜拉索张力计算可以忽略抗弯刚度的影响;减振器弹性刚度对减振器弹性刚度"较大"的斜拉索张力计算影响较大,对减振器弹性刚度"较小"的斜拉索张力计算影响并不十分显著,因此在减振器弹性刚度"较小"的斜拉索张力计算中可以不计减振器弹性刚度的影响。     

刚性拉索振动主动LQR和D-V-I Bang-Bang控制效果比较

由于某些情况下拉索的抗弯刚度对振动频率有一定的影响,文章在考虑拉索抗弯刚度的基础上,建立了刚性拉索振动主动控制模型;融合线性二次型最优控制(LQR)策略和传统的Bang-Bang单模态控制策略,提出了适用于刚性拉索振动主动多模态D-V-I Bang-Bang控制的简化模型;仿真分析表明,主动D-V-I Bang-Bang控制比LQR控制更适合应用于工程实际。     

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.     

平行钢绞线索力测试的参数识别方法

针对平行钢绞线测索力存在的问题,提出基于拉索非线性振动分析的参数识别新方法.建立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,得到基频计算实用公式.采用公式对比与有限元分析的手段,验证该公式的准确性.以该公式为基础,对平行钢绞线斜拉索索力、索长、线密度以及抗弯刚度等的参数识别问题进行了研究,提出采用参数识别方法计算其索力.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;平行钢绞线索力测试的参数识别方法能够准确、方便地确定拉索设计参数,易于模块化设计,显著提高了拉索测试精度.     

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。     

考虑边界条件的频率法测索力实用公式

通过两端固结梁和两端铰接梁的频率特征方程,在找出了二者的频率关系后,建立了一个形式简单、物理意义明确的索力计算公式.和同类方法的对比分析结果表明,该公式具有更好的计算精度和适用范围,使用该公式可以快速、准确地识别出不同长细比、抗弯刚度拉索的索力.分析了拉索边界条件对索力计算结果的影响,提出了考虑拉索端部转动约束刚度的索力计算公式.     

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。     

绳驱动仿腕关节绳拉力分布和可控刚度特性分析

为模拟人臂腕关节的结构功能,提出了有别于传统仿生关节的3自由度绳驱动并联结构,即通过球副连接动平台与静平台实现腕关节的转动功能。考虑绳驱动的冗余特性和绳索的单向受力性,对机构的位姿结构进行静力学分析,获得绳索张力表达式,同时建立绳张力分布优化模型,通过遗传算法得到绳拉力分布情况。通过建立运动学和静力学方程对机构进行受力分析,并引入线矢量和微分变换的方式,推导出机构的固有刚度和可控刚度,建立了腕关节静态位姿结构刚度模型,并给出刚度评价指标。分析绳索张力与机构刚度的关系和可控刚度对整体刚度的影响,数值仿真分析得出腕关节机构的位姿结构刚度在工作空间中的分布规律。     

基于结构参数变化对结合梁自锚式悬索桥动力特性的分析

借助Midas/Civil建立合理动力全桥模型,结合梁自锚式悬索桥自振特性规律,虚设一座相同参数的地锚式进行比较,探讨恒载集度、主梁刚度、桥塔刚度、主缆抗拉刚度、吊索抗拉刚度等主要参数对结合梁自锚式悬索桥固有频率的影响。研究表明:在狭窄的频率范围内,振型较为集中,且前几阶振型以主梁振动为主;恒载倍率增加对一阶振型频率均有减小作用,主梁竖向刚度增加对一阶竖弯振型影响较大,桥塔纵向刚度增加使纵漂频率显著增加,主缆抗拉刚度倍率增大使主梁扭转振型频率增加显著,吊索抗拉刚度倍率增大对一阶振型频率影响很小。     

考虑支座振动的索力动力检测理论

为了提高索力测试精度,考虑了索的支座振动对索力测量精度的影响,以等效刚度和等效质量来模拟支座处的边界条件,以柔性索为研究对象,建立了考虑支座振动柔性索的动力分析数学物理模型,导出了索在考虑支座振动情况下的位移函数.从能量法的基本原理出发,得到了柔性索的刚度矩阵和质量矩阵,讨论了索力和频率之间的关系,并分析了支座振动对索力动力检测的影响.研究结果表明:当索两端的等效刚度较小,等效质量较大时,不考虑支座振动,索力检测出的结果将明显小于实际值;考虑支座振动的索力动力检测理论可以更精确的确定索力.该模型是动力分析的实用模型.     

考虑频率测试结果不确定性的拉索索力识别方法

频率法广泛应用于斜拉索和吊杆的索力实测中,但由于仪器误差和噪声的影响,频率测试结果具有一定的不确定性。为研究该不确定性对索力计算结果的影响,基于区间反演分析的思路,提出了一种考虑频率测试结果不确定性的拉索索力识别新方法。首先推导了两端弹簧转动支承拉索自由振动的特征方程,然后将实测多阶频率的上下限作为已知数代入该频率方程,即可识别索力和边界条件的可行解区间域。数值计算结果表明:能有效识别出拉索索力和边界转动刚度,且识别结果的精度随着所采用的频率数量的增加而增加。通过对某实际拱桥吊杆的索力识别,验证了该方法的工程可行性。     

纤维增强竹梁抗弯力学性能研究

为了提高竹梁受拉区的竹纤维受力能力,将浸渍纤维布(FRP)配置于竹梁的受拉区,利用纤维布良好的抗拉性能,增强竹梁的抗弯力学性能。为研究纤维增强竹梁的抗弯性能,对4种纤维增强竹梁与未增强竹梁进行弯曲对比试验,研究纤维类型、纤维层数等对竹梁弯曲性能的影响。研究结果表明:纤维增强竹梁的整体增强效果明显,其抗弯承载力与刚度得到有效提高。纤维增强竹梁的抗弯承载力较未增强竹梁提高30.16%～52.44%,对应正常使用极限状态挠度限值时的截面刚度提高9.73%～12.89%。由于浸渍胶流失的原因,玄武岩纤维对竹梁承载力增强效果好于碳纤维,而碳纤维的弹性模量较大,对竹梁截面刚度提高效果较好。纤维增强竹梁的截面应变发展规律证实了纤维材料在竹梁承载中的增强作用。     

大跨径三塔缆索承重桥梁力学参数敏感度分析

建立了主跨为1 400m的三塔悬索桥、三塔斜拉桥和三塔斜拉-悬吊协作体系3种桥型的有限元分析模型.考虑几何非线性效应,利用ANSYS参数化设计语言(APDL)编制了计算程序,分析了主梁的最大挠度、索塔塔顶最大位移及主缆抗滑移系数对主梁刚度、索塔刚度、塔梁约束刚度、矢跨比、中央扣等参数的敏感程度,并进一步确定了主梁刚度和索塔刚度合理取值范围.结果表明:主梁刚度对悬索桥影响较小;主塔刚度是3种桥型的核心参数;塔梁约束可改善3种桥型的力学性能;减小矢跨比或设置中央扣可提高结构刚度,但会降低主缆抗滑性能.