考虑流固耦合的大型渡槽横向动力分析

渡槽槽身是一种薄壁构件,在建立其动力分析模型时除应考虑渡槽槽身横向、竖向、纵向以及自由扭转变形外,还应考虑渡槽薄壁结构约束扭转变形以及槽内有水时水体对槽身的流-固动力相互作用.为此,依据符拉索夫及豪斯纳尔理论建立了考虑槽内水体与槽身动力相互作用的渡槽薄壁结构横向动力分析模型,由能量变分原理推导给出渡槽薄壁梁段单元刚度矩阵及质量矩阵表达式,通过数值算例验证了该模型的正确性;利用该模型对某大型渡槽进行了多种工况的频率计算,计算结果表明该大型渡槽在无水和设计水位时,其振动频率有所变化.该模型计算简单,是考虑渡槽槽内水体横向流-固动力相互作用的实用动力分析模型.     

大跨度渡槽考虑流固耦合的纵向地震响应分析

以大跨度简支梁式渡槽为对象,研究其在纵向地震一致激励,以及考虑行波效应时的纵向流固耦合响应.研究表明槽墩墩顶与槽身之间的纵向错动位移值在有行波效应时明显大于激励一致的情况.因此,行波效应更容易导致渡槽纵向失稳破坏.并且槽墩墩顶与槽身之间的纵向错动位移的最不利情况都是纵向约束在高墩一侧两端支撑不等高的渡槽.因此,设计时应避免.另外,对纵向稳定最有利结构在一致激励情况下是纵向约束在矮墩一侧两端支撑不等高的渡槽结构,而在激励存在行波效应情况下是两端支撑等高的渡槽结构.     

考虑流固耦合作用的承船厢结构自振特性分析

升船机承船厢在工作时,为避免发生流激振动现象,需探究水体流动性对系统自振特性的影响,通过应用三种不同方法考虑厢内水体与船厢结构的流固耦合作用,进行多种模型下承船厢自振特性的对比分析,了解承船厢结构在考虑流固耦合作用下动力特性的变化规律.结果表明:承船厢结构低阶振型对应的自振频率与水流脉动频率均有重合,在船舶进出船厢前的充泄水流的激励下有可能引发结构的整体振动.此结果可为承船厢结构的自振特性分析提供参考.     

南水北调工程洛河渡槽耦合动力分析

在合理模拟临跨的静态荷载以及质量影响的基础上，采用三维有限元对南水北调工程沼河大型渡槽典型槽段单跨渡槽进行结构地震动力分析，对于影响渡槽结构动力响应的盆式支座、槽内水体与结构的流固耦合作用以及桩基-土体的动力相互作用，参照相关规范的原则和相关研究成果，在尽可能反映其实际影响和合理简化的基础上进行模拟，研究了结构自振特性、结构各部位的动力位移、应力以及内力响应。计算结果表明：采用不同水体模拟方法和不同计算分析方法得到的动力响应规律是一致的，动力响应值比较接近。     

螺旋桨的流固耦合动力分析

采用２０节点三维等参元离散系统，在结构表现上布置源汇，应用Ｇｒｅｅｎ函数的边界积分法计算流体－结构的相互影响，用湿模态法对螺旋桨在水中的动力特性进行了计算；比试验验证表明，计算结果与试验结果吻合良好。     

大型渡槽-水耦合体系动力特性分析

以梁式渡槽为工程背景，采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法分析大型矩形、U形截面渡槽结构-水耦合体的动力特性，针对不同的水深研究渡槽结构在谐波激励、地震激励下的振动反应及水体对渡槽槽身的作用．研究结果表明，渡槽结构中水体的晃动具有明显的非线性特征，在一定的外激励下水体的晃动作用十分显著，水体晃动产生的动水压力将改变渡槽槽体中的应力分布，但是在渡槽结构截面深宽比合理的情况下，渡槽槽体不会发生横向失稳．对比矩形、U形渡槽-水耦合体系的动力特性可以发现，U形渡槽中水体的晃动幅度一般大于矩形渡槽中水体的晃动幅度，这对高排架渡槽结构的性能有显著影响，在渡槽抗震设计中应给予足够重视．     

排架渡槽-水流固耦合体隔震分析

以排架渡槽为研究对象,建立3维渡槽-水流固耦合体计算模型,设置板式橡胶隔震支座,通过Mooney-Rivlin应变能密度函数模型模拟橡胶材料的本构,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法求解渡槽和水体间的耦合动力作用问题,针对不同水深工况,计算分析渡槽-水流固耦合体自振频率以及在地震作用下的位移、应力和水体晃动波高。研究结果表明:渡槽横槽方向为结构刚度最小方向,隔震支座的设置降低了渡槽结构的刚度,延长结构的自振周期;在地震作用下,槽体与水体间的流固耦合作用使得槽身内壁两侧的应力较大;隔震支座的设置增大渡槽结构的位移响应以及槽内水体晃动的幅度,但有效降低渡槽各部位的应力响应,提高渡槽结构的抗震性能。     

南水北调工程洺河渡槽耦合动力分析

在合理模拟临跨的静态荷载以及质量影响的基础上.采用三维有限元对南水北调工程洺河大型渡槽典型槽段单跨渡槽进行结构地震动力分析.对于影响渡槽结构动力响应的盆式支座、槽内水体与结构的流固耦合作用以及桩基-土体的动力相互作用,参照相关规范的原则和相关研究成果,在尽可能反映其实际影响和合理简化的基础上进行模拟,研究了结构自振特性、结构各部位的动力位移、应力以及内力响应.计算结果表明:采用不同水体模拟方法和不同计算分析方法得到的动力响应规律是一致的,动力响应值比较接近.     

矩形渡槽流固耦合体系风致的动力性能

以排架矩形渡槽为研究对象,建立三维渡槽水流固耦合计算模型,通过自回归滑动平均(ARMA)模型模拟脉动风,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法求解渡槽和水体的耦合相互作用问题,针对不同水深工况、不同渡槽截面高宽比,计算分析渡槽流固耦合体系在风荷载随机动力作用下的横向位移、倾覆力矩及动水压力.研究结果表明:不同高宽比的渡槽随着槽内水深的变化,其流固耦合体系风致动力性能的变化规律性相近;在等流量水深工况下,截面高宽比的变化对渡槽结构的振动和稳定性有显著影响,在渡槽抗风设计中应予以重视.     

南水北调工程氵名河渡槽耦合动力分析

在合理模拟临跨的静态荷载以及质量影响的基础上,采用三维有限元对南水北调工程氵名河大型渡槽典型槽段单跨渡槽进行结构地震动力分析.对于影响渡槽结构动力响应的盆式支座、槽内水体与结构的流固耦合作用以及桩基-土体的动力相互作用,参照相关规范的原则和相关研究成果,在尽可能反映其实际影响和合理简化的基础上进行模拟,研究了结构自振特性、结构各部位的动力位移、应力以及内力响应.计算结果表明:采用不同水体模拟方法和不同计算分析方法得到的动力响应规律是一致的,动力响应值比较接近.     

附加质量模型在渡槽抗震计算中的适用性研究

针对南水北调中线某大型渡槽结构,分别基于流固耦合理论和附加质量方法建立了数值分析模型,对其自振频率和地震响应进行了分析。结果表明,两种模型的自振频率比较接近;附加质量模型的地震响应要大于流固耦合模型。因此,在渡槽抗震研究中,采用较简单的附加质量模型代替复杂的流固耦合模型考虑水体的影响是偏于安全的,适用于渡槽结构抗震的定性分析。     

高排架渡槽风振的计算方法

考虑渡槽的流－固耦合效应,导出了结构风振方程,导得了流－固耦合系统的传递函数矩阵的模态展开式,给出了结构风振响应的时域（时程分析）和频域（随机振动）计算公式。通过时程分析与随机风振的数值算例表明,结构风振响应分析一般应同时考虑结构振荡模态与流体振荡模态的贡献,提出的计算方法是可行的,可用于工程设计参考。     

大型梁式U形渡槽槽身结构动内力分析

采用有限元方法对变长度的大型梁式U形渡槽进行了模态分析和动力时程分析，得出了中长壳与长壳的槽身结构在横向及竖向地震作用下所产生的附加动内力的变化规律．在静力分析时，有限元解仅为传统方法解的l／3；在动力分析时，横向地震作用下的横向附加动弯矩值是有限元静力解的50％以上．因此当考虑了地震荷载时，采用传统方法所得到的内力结果是偏安全的，且安全系数至少为2．     

一类刚柔耦合系统的动力刚化分析

该文对附着在空间运动体上柔性悬臂梁的动力刚化问题进行了研究，采用微元法建立了中心刚体作任意三维运动时梁作横向二雏振动和纵向一维振动的柔性梁动力学方程，此动力学方程计及了动力刚化效应。采用假设模态法对柔性梁进行离散，离散时计及了横向变形对纵向变形的耦合。通过一个仿真算例分析了动力刚化效应对梁变形运动的深刻影响。     

运行速度对水下结构自振频率的影响分析

水下结构的自振频率不仅受流体动水压力和水深的影响，还受其运行速度的影响。文章假设水为无粘、不可压、无旋流体，研究了水下运行结构的流固耦合自振频率，重点研究了运行速度对其自振频率的影响。计算结果与ANSYS程序的计算结果作过比较，得到了一些有价值的结论。     

井下工具系统固液耦合动力特性研究

用有限元法推导了普通井下生产管柱的固液耦合振动方程,计算出管柱的固有频率,并与数值计算方法进行对比.对井下管柱系统进行有限元谐响应分析,根据实测的潜油电泵振动数据,结合谐响应激励载荷,进行动力学分析,计算出管柱稳定工作时的动载荷频率范围.结果表明,额定功率下潜油泵的振动以及原油的流动速度均不会对井下工具系统产生明显的振动影响.     

压电主动构件机电耦合动力学建模

基于压电弹性体的本构方程和一维杆波动理论,考虑其变形产生的自感应电场和附加动态电容的影响,首先推导出压电堆的动力学模型。在此基础上,利用力学等效原理,建立了压电主动构件的等效机电耦合动力学模型,揭示了压电主动构件的力学工作特性。实验结果表明该等效机电耦合动力学模型是合理、有效的。     

船体总振动计算方法的研究

在分析船体梁振动时，引入Ｓｔｅｐｈｅｎ和Ｌｅｖｉｎｓｏｎ提出的梁理论，并用Ｆｒａｎｋ法计算附连水质量，得到经过流固耦合的动力支配方程．在上述基础上对船体梁振动特性进行了分析．从计算实例可知，本文提出的方法对实船的振动分析有一定的实用价值．