基于ANSYS的桥梁全模态颤振频域分析方法

提出了一种在ANSYS中直接分析大跨桥梁三维全模态颤振的有限元模型和频域方法。该有限元模型采用ANSYS的自定义单元Matrix27来模拟桥面受到的自激气动力，而将单元Matrix27的刚度或阻尼矩阵描述成风速和振动频率的函数。通过阻尼特征值分析，确定风一桥耦合系统的各复特征值，其中复特征值的实部为阻尼而其虚部则为振动频率；并给出了求解系统各阶复模态特性随风速变化的迭代算法。最后以一简支梁桥和一悬索桥算例验证了颤振分析模型和方法的正确性和可靠性。该方法能使桥梁设计人员和研究人员可以直接利用ANSYS来分析大跨桥梁的耦合颤振。     

张力腿悬浮隧道的动力学模型和自振特性

建立了张力腿悬浮隧道在外荷载下的面内动力学方程并进行了结构自振特性的分析。将悬浮隧道沿跨径方向视为一系列支撑拉索和管体组成,其中拉索和管体分别在局部坐标系和整体坐标系中考虑,通过Morison方程考虑流体作用于构件上的升力和拖拽力。采用Hamilton原理建立各个构件的动力学方程,组合得到整体结构的动力学模型。由对应的线性无阻尼自由振动方程确定构件模态函数的形式,再结合各构件的边界条件和匹配条件可得用于求解频率和模态的特征方程。经有限元法对比验证,该方法可有效获取悬浮隧道各种振动形式的频率和模态;算例分析表明各阶次频率十分密集,索局部振动、结构整体振动同时依次存在于频率谱上。     

考虑弯矩刚度影响下两拉索体系自振特性分析

为探究拉索抗弯刚度以及相邻索之间的干扰因素对斜拉索体系自振特性的影响，以两拉索体系为研究背景，构建了可同时考虑拉索抗弯刚度、索力以及相邻索耦合效应的双梁力学模型。该模型上梁与下梁分别用来模拟拉索，中间层用来考虑拉索间的干扰因素，拉索的两端分别采用竖向和旋转弹簧模拟边界条件。基于双梁力学模型，首先给出了两拉索体系自由振动频率与模态函数的理论解；然后针对高阶超越方程无法直接求解的难题，给出了相应的高效的迭代算法；最后通过与有限元结果的对比验证了所提方法的正确性，并就可能影响拉索体系自振特性的几种典型外部因素进行了参数化分析。结果表明：1)所提方法具有较高的计算精度与效率，理论推导正确可靠；2)轴力越大拉索体系的自振频率越大，但轴力对体系的振动模态无影响；3)双梁模型中间支撑的刚度对缆索体系的振动频率与模态有较大的影响，尤其对体系的高阶振动更明显；4)边界条件对体系的自振频率与模态函数影响明显。提出的双梁模型可较好地考虑两拉索间耦合特性，可为求解同类拉索体系的动力响应提供参考。     

大跨径悬带桥颤振特性研究

借助一种三维颤振分析方法,分析一座主跨618 m悬带桥的三维颤振性能,并与相同跨径的悬索桥进行对比,进一步探讨悬带桥的多模态参与效应、侧向自激力效应及节段模型试验的模态选取等问题;同时还对悬带桥进行多种组合下的两模态二维颤振分析及节段模型风洞试验.研究结果表明:与悬索桥的扭转模态颤振驱动机制不同,悬带桥的颤振由侧向-扭...     

1400 m斜拉桥方案颤振临界状态拍振现象分析

1400 m 斜拉桥方案全桥气弹模型试验过程中,其在颤振临界状态下出现了拍振现象,这种振动在其他跨径较小桥梁中较少发生。为探究其发生机制,证明其存在的合理性,首先对气弹模型动力特性展开分析,结果显示其模态分布更为密集,每两阶模态之间的频率间隔更为狭小,这些都增加了拍振发生的可能性。进一步的理论分析则表明,与苏通大桥相比,1400 m 斜拉桥方案有着更为复杂的结构动力特性,在颤振临界频率附近存在着能与之发生牵连运动的振型参与进来,从而最终发生了拍振。     

南京仙新路过江通道主桥抗风性能风洞试验研究

仙新路过江通道主桥为跨径布置(580+1 760+580) m的悬索桥，桥塔高267 m,加劲梁采用整体式闭口钢箱梁。为研究该桥运营阶段抗风性能，通过1∶50缩尺比加劲梁节段模型风洞试验分析大桥的驰振性能及提高大桥颤振性能的气动措施；通过1∶140缩尺比全桥气弹模型风洞试验，验证大桥的颤振、静风稳定性，并研究桥梁的抖振响应。结果表明：该桥在常遇风攻角范围内(-3°～+3°)不具备发生驰振的必要条件，加劲梁断面具有良好的驰振稳定性；加劲梁原始断面的颤振稳定性不满足规范要求，在中央防撞护栏间增设0.67 m高中央稳定板后，颤振临界风速高于颤振检验风速并具有一定的富余量；采用优化措施后，大桥具备良好的静风与颤振稳定性，加劲梁、桥塔在设计风速下各测点抖振响应值较小且均未发生不稳定振动或发散性振动。     

双主跨悬索桥颤振稳定性试验

以某双主跨悬索桥为背景,进行了动力特性有限元分析和全桥气弹模型颤振风洞试验。分析了主要模态的自振频率、振型、等效质量和模态之间的相似关系;在风洞试验中测试了不同风攻角和风偏角下的颤振临界风速,并观测了颤振形态的演化规律;从结构模态出发,对颤振形态进行了分析和讨论。结果表明:在颤振临界风速下,桥梁结构由反对称扭转振动经两跨交替扭转振动,过渡到对称扭转振动发散;由于双主跨悬索桥不存在单跨半正弦波双跨对称的竖弯模态,传统的利用零风速时的多模态来描述和解释非分离流扭转颤振的方法无法应用于双主跨悬索桥;传统的需事先挑选模态的多模态颤振分析方法不能应用于双主跨悬索桥颤振数值分析。     

全模态颤振分析的实用方法

基于结构的有限元全物理模型,提出了一种双参数全模态颤振分析方法,并在ANSYS中实现。在有限元模型中采用MATRIX27单元模拟桥面主梁的自激力,将系统的气动运动控制方程转化成广义特征值问题。最后,对具有理想平板截面的简支梁结构进行全模态颤振分析,分析结果与精确解十分接近,证明了全模态颤振计算方法的可靠性和有效性。     

开口断面钢-混结合梁悬索桥颤振特性及颤振形态研究

为准确评估开口断面双边箱钢-混结合梁悬索桥颤振性能和多模态参与效应,以典型的钢-混结合梁悬索桥——怀化洞庭溪沅水特大桥为背景,开展风洞模型试验及数值分析。制作加劲梁节段缩尺模型并进行风洞试验,测试原桥梁结构的颤振性能,分析调整阻尼比、采用气动措施及结构措施对结构颤振特性的影响,采用三维和二维两种颤振分析方法分析设置中央扣结构的颤振模态及多模态参与效应。结果表明：该钢-混结合梁悬索桥存在较明显的颤振起振点,且颤振是以扭转为主的弯扭耦合振动,同时其扭转和竖向振动存在较大的相位差(相差近180°);节段模型风洞试验与三维和二维颤振分析一致得到设置中央扣后,频率较高的正对称扭转模态先于反对称模态发生颤振,且三维与二维颤振分析结果相差不大。     

泰州长江公路大桥三塔悬索桥的颤振稳定性

为研究三塔悬索桥的动力特性及颤振稳定性,以泰州长江公路大桥主桥为背景,开展数值分析和风洞试验。采用有限元软件ANSYS建立该桥模型,分析中塔对结构振型的影响,分析结果表明:中塔的设置使影响结构颤振稳定性的关键模态的频率降低很多。对节段模型进行颤振稳定性风洞试验,试验结果表明:将检修车轨道移到采用尖角型风嘴的上斜板位置后,模型在+3°风攻角的颤振临界风速达到63.2 m/s。利用三维耦合颤振分析方法对该桥成桥状态+3°风攻角下桥梁结构的颤振稳定性进行分析,分析结果表明:结构颤振时第15阶振型占绝大部分能量,说明颤振主要以扭转形态为主。     

车辆下线检测系统的开发

该车辆下线检测系统能够自动识别某汽车所采用的发动机ECU、AT和AMT变速器TCU、整车防盗设备IMMO、乘员保护系统SRS及ABS防抱刹车系统控制单元的型号,并采用虚拟仪器技术,实现各种电控单元的故障诊断、实时参数测量和执行器测试等功能。此检测系统在该汽车生产线上的应用表明,其可作为车辆下线前车载电子器件是否正常工作的判断依据,并可同时提供车辆车况跟踪、统计和分析的实测数据。     

盾构掘进机刀盘研制实例

刀盘是盾构机中的重要部件，具有开挖地层、稳定开挖面、搅拌碴土等功能，处于盾构机与地质状态紧密关联的最前沿。文章通过对刀盘研制实例的剖析，简单介绍了刀盘设计的基本方法、刀盘的制造工艺以及刀盘样机在工业性试验中所取得的成果。     

钻孔灌注桩施工事故的防治

在溶洞发育的石灰岩地区进行桩基础的施工 ,各种事故的发生机率是比较高的。广肇高速公路新兴江大桥桥址属于石灰岩地区 ,桩基施工前后历时一年半 ,该桩基施工的事故具有典型性。对本工程施工所遇事故的成因及所采取的处理方法进行了简要的介绍     

汽车起重机:旋转减速器壳和转台底板连接内螺纹孔磨损后的修复

我们单位有几十辆用了20多年的大型汽车起重机.由于使用年头已久,一些起重机的旋转减速器与转台底板连接的内螺纹孔出现不同程度的磨损.     

东海大桥陆上段基础持力层均匀性分析设计

东海大桥陆上段约长 2 .4km,为 4～ 6跨一联的 PC连续梁桥 ,基础持力层取 71-2 层 ,即灰黄色粉砂层 ,根据地质钻孔资料综合分析 ,认为持力层以上的 71-1,即草黄色砂质粉土较均匀 ;71-2 层的标准贯入度 N63 .5及比贯入阻力 Ps的变异系数 δ较大 ,反映了持力层较大的不均匀性 ,在沉桩施工中则出现相应不规则的断续分布、突发性较大变化。对此 ,设计采取了相应的应对措施 ,并与管理、施工等有关部门密切联系协作 ,及时妥善处理     

客车漆膜起泡问题机制分析与探讨

某公司近日接到一批公交车订单,油漆产品由底至面全部采用公交公司指定用漆,车辆下线经雨淋曝晒后整车漆面出现不同程度的起泡问题。通过对起泡处的漆面作破坏性的断层剖解,发现起泡的位置主要集中于漆膜最底层的基材表面,且镀锌板、拉延板、铝板等     

卢浦大桥引桥T梁设计

本文介绍了卢浦大桥引桥 T梁构造形式、跨径布置 ,并对不同跨径、不同桥宽的 T梁进行了设计分析     

港珠澳海底沉管隧道近陆域段管节防护设计

沉管隧道的回填防护根据功能需求,在纵向上可按照普通段、航道段及近陆域段3个分区进行防护。近陆域段防护需要考虑的影响因素多,且安全风险高,是沉管隧道工程防护设计的重点。以正在建设的港珠澳跨海通道工程中海底沉管隧道近人工岛陆域段的回填防护为研究对象,针对近陆域段采用柔性与刚性2种防护方案进行研究比选,提出适合项目特点的护坦潜堤式柔性防护方案,并详细分析了柔性防护方案的设计细节,通过防撞、防锚及稳定性方面的计算分析以及工程实践,证明这种防护方式是科学合理的。     

板簧模型对车架强度计算的影响分析

轻型载货汽车钢板弹簧对车架的支持往往简化为对车架的弹性约束，由于悬架系统的工作特点，当车架受力变形时，可以带动车轮在地面上有微小的滚动，从而实现整个钢板弹簧的协调变形，为车架提供支持力，利用前后置处理软件MSC／PATRAN（V8．5）和有限元求解器MSC／PATRAN ADVANCED－FEA（V8．5）能够对轻型载货汽车钢板弹簧的模拟方式进行若干情况的分析和比较，得出能较好模拟真实结构的建模方式。