基于模态应变能变异指标的斜拉桥模型损伤识别研究

基于动力测试采用模态应变能变化率方法对一座独塔斜拉桥模型进行了损伤识别实用性研究,识别过程基于动力模态分析,激励方式包括车辆激励、环境激励和冲击激励.从识别得到的各阶试验模态的模态应变能变异指标的计算结果可知:在合适的激励条件下,模态应变能指标可以识别梁式结构主梁的损伤位置和大小关系;激励的充分条件会影响模态应变能指标的识别效果,冲击激励产生的激励较充分,因而损伤识别的效果最好;各阶试验模态包含的损伤信息完备程度不同,建议综合多阶模态应变能变异指标的计算结果进行损伤识别.     

动载作用下沥青路面三维有限元分析

针对交通动荷载引起半刚性路面结构的破坏问题,采用竖向静载及矩形波动荷载加载,利用三维有限元数值法对动载作用下路面各结构层竖向位移和竖向应力分布规律与静力学响应进行了对比分析.结果表明,在动荷载条件下,半刚性结构的竖向位移及竖向压应力较静载相比呈现不同程度的下降;随着车速的增加,路面的最大弯沉及竖向应力都将减少.     

列车荷载对板式无砟轨道力学性能的影响分析

为研究无砟轨道混凝土在客、货车作用下的劣化规律,基于损伤力学概念,引入损伤变量对混凝土室内循环加载进行试验研究. 首先,建立钢轨-扣件-轨道板-CA砂浆层-底座板-地基有限元实体模型,获取试件试验等效应力水平,通过列车车速确定加载频率,然后确定合理的荷载组合模拟工况;其次,应用MTS加载系统对混凝土试件进行循环加载测试,利用无损检测系统测试了不同加载次数下混凝土的动弹性模量以及抗折强度;最后,将动弹性模量和抗折强度作为损伤变量,根据测试结果得到不同应力水平、加载频率作用对轨道板材料力学性能劣化规律的影响. 试验结果表明:在客货车荷载作用下,动弹性模量的损伤程度在加载200万次时约为抗折强度的损伤程度的2倍;应力水平一定时,加载频率越小,混凝土动弹性模量以及抗折强度的损伤程度越大,并且在10 Hz与15 Hz频率之间较明显;加载频率一定时,应力水平越大,混凝土动弹性模量以及抗折强度的损伤越严重,应力水平为0.7的混凝土在1 000次左右的加载循环加载下发生破坏;低速的客货车荷载会加快混凝土初期损伤,较高速度的客货车荷载会加速无砟轨道结构后期损伤的发展.      

高速动车组制动风缸吊装结构振动特性分析

为了解制动风缸吊装结构的振动特性,应用有限元分析软件ANSYS对两种吊装结构的风缸单元进行模态分析和瞬时振动加速度下的结构响应分析,获得了吊装结构的各阶固有频率和振型以及不同载荷工况下吊装结构的应力分布.仿真结果表明,方案一吊装结构的横向承载能力比纵向、垂向承载能力弱,横向刚度相对较低;吊装结构的最大应力出现在吊座与吊带的连接处,该位置结构强度相对较弱;方案二吊装结构的各阶固有频率和刚度均有所提高且最大应力幅值大幅降低.对比分析表明,方案二吊装结构的振动特性优于方案一.     

矮塔斜拉桥施工状态下结构损伤识别研究

以广东省江肇高速公路西江特大桥为工程背景,选取最大双悬臂施工状态,采用MIDAS软件获取损伤状态下的各阶模态,将模态信号导入MATLAB中进行了Hilbert-Huang变换和小波变换,对结构损伤状况进行了识别判断,并对比了两种识别方法的识别效果.研究结果表明:Hilbert-Huang变换方法损伤识别效果良好,抗噪性强,但存在端点效应问题;小波变换方法损伤识别效果与所选小波基有关,不利于基准的选取,且小波识别需要消噪,消噪可能会导致损伤漏检.     

桥梁结构检测与评估中若干动力学应用问题的研究

在桥梁结构检测与技术状态评估中,涉及到一些结构动力学基本概念理解和应用的问题．对结构各阶模态的位移响应与应变能的关系、结构自由衰减响应及其在桥梁结构阻尼识别中的应用、结构无阻尼固有频率与有阻尼固有频率的关系及其桥梁结构技术状态的评估、混凝土材料弹性模量动态测试方法、混凝土材料抗压强度推定的基本原理以及桥梁斜拉索／吊杆内力测试的正确运用等结构动力学应用问题进行了辨析与探讨,使其在桥梁检测、桥梁荷载试验及桥梁结构技术状态评价中能正确运用,从而获得客观、可靠的结论．     

半刚性基层沥青路面动力响应分析

针对交通动荷载引起半刚性路面结构的破坏问题,采用竖向静载及半正弦波动荷载加载,利用有限元数值法对动载作用下路面各结构层竖向位移和竖向应力分布规律与静力学响应进行了对比分析。结果表明,在动荷载条件下,半刚性结构的竖向位移及竖向压应力较静载相比呈现不同程度的下降;随着车速的增加,路面的最大弯沉及竖向应力都将减少。     

提速客车转向架安全吊座疲劳失效机理与改进方法

分析了提速客车转向架安全吊座孔附近产生的疲劳裂纹特征, 提出共振现象造成的结构振动疲劳是该部位产生裂纹最主要原因的假设; 通过有限元仿真得到安全吊杆的前110阶模态振型, 分析了各阶模态频率; 进行线路实测加速度与动应力试验, 得到等效应力、加速度及其主频, 并与有限元仿真结果进行对比分析; 在掌握了安全吊座失效机理的基础上, 通过结构改进与调整连接方式优化安全吊杆结构及其固定方式; 对新结构进行线路实测试验, 并对其安全性与经济性进行评估。研究结果表明: 受普通客车运行线路条件影响, 安全吊杆振动频率(加速度主频为91.78 Hz, 动应力主频为91.00Hz) 与有限元计算的第4阶模态频率(95.79Hz) 相近而产生共振; 安全吊杆的纵向加速度功率谱密度远大于其横向值与垂向值, 这与列车的运行方向相吻合, 因此, 振动疲劳使得安全吊座孔边产生裂纹; 在螺栓孔两侧增加5mm厚垫片, 并且将安全吊杆由钢板折弯结构更改为钢丝绳柔性结构能够最大程度降低螺栓孔处等效应力幅值, 减少疲劳损伤累积; 改进后的安全吊杆满足1 200万公里的使用要求, 取得较好的经济效果。      

带裂缝沥青小梁弯曲破坏的数值模拟

应用真实破裂过程分析系统(RFPA 2D),数值模拟与分析了带裂缝沥青混凝土小梁在三分点加载条件下的应力分布状态及其变化规律,讨论了沥青混合料的均质度、裂缝深度、裂缝与加载中心距离对含有竖向裂缝试样的裂纹扩展规律及断裂破坏的影响.模拟过程表明,试件本身的非均匀特性对破坏峰值强度,声发射次数分布规律及其裂纹的扩展有很大的影响.同时,梁的裂缝越深,与加载中心距离越小,则它的破坏峰值强度越小.     

砌体剪压复合强度的试验研究

为避免现有砌体结构剪压复合作用下较为繁琐的双向控制强度测试模式，采用一种以单向加载替代传统双向加载的改进试验装置，借助试件角度旋转获取了不同应力比下砌体剪切滑移破坏、受拉破坏、受压破坏3种破坏形态；通过数值分析对试验现象进行对比验证，揭示了不同剪压复合应力状态下砌体抗剪强度的破坏规律；以0.2和0.6为界限采用三段式剪压相关曲线构建出不同应力条件下剪压复合强度破坏准则，以0.2为界限提出了砌体剪压复合受力状态下材料应力应变关系. 结果表明:改进试验方法简捷高效误差小，理论计算与试验结果之比的均值为1.07，变异系数为0.180；试验结果丰富了砌体材料本构关系，可为砌体结构破坏准则的完善与数值分析模型的构建提供理论依据.      

基于应变模态的车轴动应力仿真计算

基于动车组的动车车轴和拖车车轴的应变模态分析结果,结合线路实测数据,运用模态叠加法对动车组车轴进行了动应力的仿真计算,得出了两种车轴上相应测点的应力时间历程,并与线路测试数据进行了比较．结果表明：经过仿真计算得到的测点应力时间历程与实测结果比较吻合,从而验证了将应变模态与测试数据结合计算动应力的可行性,可以进一步开展疲劳强度分析．     

移动飞机荷载对机场下部隧道的影响

以重庆机场下穿隧道工程为背景,采用大型有限元软件ANSYS,计算分析了移动飞机荷载作用下,机场下部隧道结构的动力响应。通过模态及瞬态计算,从隧道结构的位移和应力方面,对飞机滑过隧道结构时对隧道的影响进行分析。结果表明:隧道结构的动力响应大小与飞机隧道之间的相对位置关系密切;飞机位于隧道正上方时结构响应最大,拱腰以上动力响应比拱腰以下较显著。     

基于发动机激励下的客车骨架动态特性分析

以一款大型客车骨架为研究对象,在大型通用有限元软件中建立整车骨架有限元模型,对其进行模态分析得到前16阶非刚体模态振型和模态频率.利用有限元模态计算结果对整车动态性能做出评价,在此基础对整车进行发动机激励下的谐响应分析得到客车骨架容易发生共振的频率,选取了对整车舒适性有代表的3点响应做了具体分析.为解决客车振动分析技术...     

基于MIDAS的大跨度连续刚构桥振动特性分析

自振频率是桥梁结构动力特性的模态参数,也是评价桥梁动力性能的重要依据．本文以某大跨度连续刚构为例,采用大型专业结构分析软件MIDAS建立该桥的有限元计算模型进行模态分析,得出相关模态参数,为桥梁检测等提供参考．     

独塔单索面斜拉桥动力特性分析

固有频率和振型是反映桥梁动力特性的主要模态参数,是评价桥梁动力性能的重要依据.应用ANSYS程序,建立了施州大桥独塔单索面斜拉桥的三维空间有限元模型,开展了动力特性分析.结果表明,扭转振型出现较早,主跨与延伸跨连续,使大桥一阶振型呈主跨侧向弯曲的特点.为同类型桥梁的动力特性分析提供参考.     

独塔单索面斜拉桥动力特性分析

固有频率和振型是反映桥梁动力特性的主要模态参数,是评价桥梁动力性能的重要依据.应用ANSYS程序,建立了施州大桥独塔单索面斜拉桥的三维空间有限元模型,开展了动力特性分析.结果表明,扭转振型出现较早,主跨与延伸跨连续,使大桥一阶振型呈主跨侧向弯曲的特点.为同类型桥梁的动力特性分析提供参考.     

塔式起重机结构系统动态优化设计

为提高塔式起重机的动态性能，建立了以动刚度为优化目标的塔机结构系统动态优化数学模型．通过模态分析及简谐振动响应分析确定影响塔机动态性能的关键模态频率，并以此作为优化目标，对主要结构参数进行灵敏度分析，以确定塔机动态优化的设计变量．以塔机结构系统质量、静强度、静刚度、动态位移响应幅值等为约束条件．实例分析表明，采用这种动态优化方法，动位移幅值降低59．5％，结构质量减少11．2％．     

32m铁路加强型便梁动力性能的有限元分析

建立了32m铁路加强型便梁有限元模型,分析了模型的自振频率和模态;提出了列车动荷载的施加方式;借助ANSYS软件瞬态动力学分析模块,计算得到了便梁模型在列车动荷载作用下的动力响应。结果表明:设计中应着重提高便梁横向刚度,竖向最大位移响应满足规范要求。     

基于环境激励的预应力混凝土梁桥模态试验

介绍一种相对简单而实用的基于环境激励的预应力混凝土梁桥模态测试分析方法,该方法仅用于结构的动态响应信号作频谱分析即可获得模态频率、振型、阻尼等主要模态参数,处理速度快,并且结果直观可靠。通过对尖山大桥的实桥测试,测试结果表明该方法应用于工程实际是完全可行的。     

集装箱码头桥吊结构特性的模态分析

振动是结构经常面对的问题之一,因此了解结构本身具有的刚度特性即结构的固有频率和振型,将避免在使用中因共振因素造成不必要的损失.所谓的模态分析就是确定设计结构的振动特性,得到结构的固有频率和振型,对复杂结构进行准确的模态分析将对结构系统的振动特性分析、振动故障诊断以及结构动态特性的优化设计提供依据.用有限元法对关累码头桥吊结构进行了模态分析,得到了10阶模态,并挑选出关键模态,分析了其对结构的影响,最后结合该码头的实际情况,给出了其基本工况下的振动安全性评价.