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．     

基于迭代RMSE法的约束阻尼板动力特性分析

忽略约束阻尼结构阻尼层黏弹性材料虚刚度及参数频变特性会对计算该结构模态损耗因子带来误差.本文在修正模态应变能法（RMSE法）的基础上，结合迭代算法，分析了黏弹性材料虚刚度及参数频变特性对约束阻尼板的振型、固有频率和模态损耗因子的影响，探讨了约束阻尼板阻尼层厚度和约束层厚度对结构模态损耗因子的影响规律.分析结果表明：本文方法计算的固有频率和模态损耗因子与相关文献中的试验实测值吻合良好；不考虑黏弹性材料参数频变特性，各阶模态振型形状基本不变，但部分振型的相位相反；阻尼层剪切模量直接影响到结构固有频率，忽略其频变特性会导致在低阶时计算结果偏大17.2%，高阶时偏小7.6%；低阶模态时，忽略黏弹性材料频变特性的模态损耗因子误差最大可到56.0%；约束阻尼板模态损耗因子随阻尼层厚度增加而增大，随约束层厚度增加先增大后减小.     

水中结构振动特性的实验研究

对水中结构的振动特性进行了实验研究.制作了3组不同尺寸的试件,将其放于不同水深的试验水槽中,分别应用共振法和模态法进行动力特性测试,列出了实验步骤和实验结果,讨论了水深对悬臂结构振动特性的影响,得出结构在水中的固有频率均比空气中低,随着水深的增加,结构各阶固有频率降低程度逐渐加大,刚度较小结构的固有频率随水位的升高受水阻尼影响较大等结论.为便于对试验数据的正确性进行分析和判断,在进行水中试验前,利用两种有限元软件计算了悬臂结构在空气中的基频,并与两种不同实验方法测试的结果进行对比,计算数据和实验结果基本吻合.     

基于特征值敏度分析的快捷货运全侧开棚车车顶振动品质研究

采用特征值敏度分析与结构优化技术相结合的方法研究全侧开棚车车体结构模态问题.通过全侧开棚车车体结构模态分析,发现其车顶结构的固有频率偏低;将车顶等部件的厚度作为设计变量,对其一阶固有频率进行灵敏度分析,获到车顶内蒙皮厚度对频率最敏感,灵敏度值为0.936;以重量为约束条件、一阶固有频率最大化为目标函数,采用可行方向法对车顶部件进行动力优化设计,并将优化结果映射到整车车体模型上,进行车体结构模态分析,车体第一阶固有频率提高至5.749 Hz,第四阶固有频率提高至11.352 5 Hz.     

基于变分模态分解和奇异值分解的结构模态参数识别方法

为了准确获得结构的固有频率、阻尼比与振型, 将变分模态分解与奇异值分解相结合, 提出一种新的结构模态参数识别方法; 基于已有时频参数识别方法, 根据测量的脉冲激励与加速度响应估计系统的频响函数, 对系统的频响函数进行反傅里叶变换得到脉冲响应函数; 对各测点的脉冲响应函数进行变分模态分解, 得到与结构固有频率对应的本征模态分量; 提取本征模态分量的固有频率, 利用与固有频率相近的本征模态分量作为行向量构造奇异值分解矩阵, 对所构矩阵做奇异值分解, 利用最大奇异值重构左、右奇异值向量, 识别结构的振型、固有频率和阻尼比; 通过四自由度质量-弹簧-阻尼模态仿真试验和车体横梁锤击模态试验, 验证了所提出的模态参数识别方法的有效性。研究结果表明: 在四自由度理论模型参数识别中, 系统固有频率和阻尼比的识别结果与理论计算结果的最大相对误差分别不超过0.025%和1.490%, 理论计算与识别的1~4阶振型的模态置信度分别为0.999、1.000、0.999和0.999;在车体横梁锤击模态试验中, 提出方法识别的固有频率和阻尼比与理论计算结果的最大相对误差分别不超过1.57%和1.47%, 且车体横梁的理论振型与识别振型趋势相同。可见, 提出的方法能有效识别结构的模态参数。      

智慧公路设备横梁风振特性研究

针对智慧公路设备横梁大幅振动问题,通过分析等截面直梁受迫振动特性,结合风在横梁处绕流时旋涡脱落频率进行计算,证明横梁振动为风作用下的驻波,对应于横梁的一阶振型,振动频率与旋涡脱落频率相同,振幅与结构固有频率、激励频率和阻尼具有相关关系,固有频率与横梁直径成正比,与跨径平方成反比,随横梁质量增加而减小。当激励频率与固有频率接近时,横梁将发生大幅共振,通过提高结构刚度、增加阻尼或改善断面气动外形可抑制风振。     

裂纹对板结构模态参数的影响

采用ＳＡＰ５程序分别计算出悬臂板结构和在其上模拟９种不同形式裂纹板的固有频率，位移模态，结构应变模态等模态参数。定性分析了由裂纹引起的固有频率的相对改变量与应变模态间的关系。     

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.     

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.     

质量弹簧阻尼旋转系统的动频和复模态运动

为探讨复杂结构在离心振动复合环境下的动力学行为,建立了旋转系统的动力学方程,计算了系统的特征频率和复模态矢量,并对复模态矢量进行复分解,得到了系统复模态运动的表征.研究表明,两自由度质量弹簧阻尼旋转系统存在特征频率和2阶复模态;系统特征频率与旋转系统的转速有关,并受离心软化和科氏阻尼的影响;科氏阻尼导致系统出现复模态矢量,质点做极化的圆运动,说明科氏阻尼引起了旋转系统的运动耦合;科氏阻尼不是物理阻尼,不引起系统自由振动的衰减.