流线箱梁弯扭耦合气动力非线性特性与颤振行为预测

传统大跨度桥梁空气动力学颤振分析忽略了结构和气动力非线性,多用于预测颤振临界风速而难于对颤振后行为进行合理分析。为此,通过强迫振动试验对气动力叠加性进行详细考证,阐明其适用范围。在传统复模态特征值分析中引入了随幅值变化的结构阻尼比和颤振导数,实现了颤振后状态结构振幅的预测分析,并与风洞试验结果进行了对比验证。结果表明：试验范围(竖向振幅A_h/B≤1.0,扭转振幅A_α≤12°)内,流线箱梁断面弯扭耦合气动力近似满足叠加性;节段模型风洞试验中结构阻尼和气动力的幅值依赖性是系统非线性的主要表现形式,在复模态特征值分析中引入幅变的颤振导数和结构阻尼比可以较好地预测滞回颤振振幅随风速的变化关系。     

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。     

在ANSYS中实现颤振时程分析的方法

提出了一种在ANSYS中实现颤振时程分析的有限元模型和分析方法，该模型采用MATRIX27单元来模拟桥面主梁受到的自激力，依据刚度和阻尼等效的原则，推导了该单元的刚度矩阵，阻尼矩阵与颤振导数之间的关系，然后对整个系统的运动方程进行数值积分来确定系统的响应，通过位移时程曲线来判断结构的颤振稳定性，最后，以一简支梁为例介绍了在ANSYS中颤振时程分析实现的过程，其分析结果与精确解、频域分析结果吻合很好。     

三种典型主梁断面的悬索桥颤振性能差异

为了揭示主梁基本气动外形对悬索桥颤振性能的影响,以一座大跨悬索桥为例,分别选取流线型箱型、边箱型与分离式双箱型3种典型断面作为大桥主梁的基本气动外形。采用强迫振动法并基于CFD数值模拟获取各断面的气动参数,并采用阶跃函数法建立主梁的气动自激力时域模型;然后利用ANSYS平台进行全桥时域颤振有限元分析,得到各断面对应的颤振临界风速与颤振频率。结果表明：分离式双箱断面的颤振性能最佳,其颤振临界风速达到109.6 m/s,远高于其他2种断面;流线型断面与边箱型断面的颤振临界风速分别为89.4 m/s与86.9 m/s,两者的颤振性能相差不大;由频谱及相位分析可知,3种断面的颤振频率介于竖弯与扭转基频之间,颤振形式表现为不同程度的扭弯耦合振动。     

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-扭转耦合模态分支驱动,具有更低的颤振临界风速;悬带桥的颤振形态表现为侧向、竖向和扭转方向耦合振动,侧向自激力对颤振临界风速的影响较小;侧弯-扭转耦合模态及竖弯模态的模态组合具有最低的颤振临界风速,二维颤振分析结果与三维颤振分析结果基本一致,说明其多模态参与效应不明显,由此可见三维颤振分析及节段模型中模态合理选取的重要性。研究结果可为其他新颖体系大跨径桥梁的颤振研究提供参考。     

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。     

盘式制动器制动尖叫计算模型的建立

借助于有限元和模态综合技术，建立了盘式制动器制动尖叫的摩擦耦合模型。通过复特征分析，得到了对应于每阶段动模态的阻尼与频率，模态阻尼值揭示了哪 些模态不稳定并有可能产生尖叫；最后运用耦合模型研究了摩擦系数和子结构模态对制动尖叫的影响。     

三塔双跨叠合梁斜拉桥抗风性能研究

叠合梁断面为典型钝体截面,容易出现气动不稳定问题。为研究三塔叠合梁斜拉桥的抗风性能,以某三塔双跨叠合梁斜拉桥为例,通过有限元软件建立桥梁成桥状态和最大双悬臂施工状态有限元模型,计算分析其动力特性,再进行节段模型风洞试验研究桥梁在-5°、-3°、0°、+3°和+5°风攻角下的颤振稳定性和涡激振动性能。研究结果表明:该三塔双跨斜拉桥颤振临界风速大于颤振检验风速,具有良好的颤振稳定性;成桥状态出现了较为明显的涡激振动现象,在低风速区涡激振动幅值小于规范允许值;虽然在高风速区涡激振动幅值超过了规范允许值,但是出现概率很低,对桥梁安全和使用性能不会造成明显影响;施工状态涡激振动幅值远低于规范限制,涡振性能良好。     

跨径的增加对缆索承重桥梁颤振分析方法的影响

针对斜拉桥跨径突破1000m，悬索桥跨径达到2000～3000m，缆索承重桥梁的颤振特性发生的变化，着重讨论了斜拉索或吊索自身振动对颤振特性的影响以及现有分析方法的不适用性，提出了相应的分析方法调整对策。认为跨径突破后，斜拉索或吊索自身振动的影响必须考虑，而且求解特征方程时，必须使用全模态的方法才能计入索自身振动的影响；采用多链杆单元模型或构造新的广义自由度单元模型可以反映索自身的振型；使用全模态方法求解特征方程时，计算方法需要作适当的处理，才能使搜索到的特征值包含颤振模态。     

互通式立交出口设计技术问题探讨

针对互通式立交出口可能出现的多种情况,结合工程实践,探讨其设计技术问题,提出设计思路及技术对策,并在技术分析中强调融入“安全至上”“动态设计”“灵活性设计”“宽容性设计”等设计新理念,使出口设计安全、合理.     

公路规划设计节约集约用地审查体系研究

在规划设计阶段采取节约集约用地技术管理措施,有利于取得公路建设项目节约集约用地的最大效果。为此,建议在公路建设管理中引入规划设计节约集约用地审查制度,从其目的、流程,可行性研究、初步设计阶段、施工图设计等三阶段节约集约用地审查的技术条款和要点内容等方面,研究建立公路规划设计节约集约用地审查体系,以为在理论上建立和在实践上实现公路规划设计节约集约用地审查体系提供思路和技术支持。     

水泥混凝土安全护栏

通过水泥混凝土安全护栏在道路交通中的实际应用，对其结构形式和主要参数以及具体的施工方法进行了较为详实的叙述，并对比介绍了水泥混凝土安全护栏的使用效果。     

盾构隧道施工风险与规避对策

归纳地铁安全事故的类型及特点,介绍目前国内外盾构隧道情况,尤其是北京盾构隧道情况,分析盾构隧道施工的优点和不足之处,论述盾构隧道施工风险研究的必要性。重点分析盾构隧道施工的11种主要风险,即：地质预报准确性、盾构机适应性和可靠性、盾构进出洞施工、开挖面失稳、盾尾密封失效、软硬不均且差异性较大地层施工、较大的地层损失及不均匀沉降、开挖面有障碍物、隧道上浮、联络通道施工、明挖基础失稳等,并一一提出切实的规避对策。同时对国内外盾构隧道施工事故典型案例的情况及原因进行详细介绍和剖析。可为今后盾构隧道施工风险的分析、预测、防范及规避提供指导。     

The bricycle: a bicycle in zero gravity can be balanced or steered but not both

A bicycle or inverted pendulum can be balanced, that is kept nearly upright, by accelerating the base. This balance is achieved by steering on a bicycle. Simultaneously one can also control the lateral position of the base: changing of the track line of a bike or the position of hand under a balanced stick. We show here with theory and experiment that if the balance problem is removed, by making the system neutrally stable for balance, one cannot simultaneously maintain balance and control the position of the base. We made a bricycle, essentially a bicycle with springy training wheels. The stiffness of the training wheel suspension can be varied from near infinite, making the bricycle into a tricycle, to zero, making it effectively a bicycle. The springy training wheels effectively reduce or even negate gravity, at least for balance purposes. One might expect a smooth transition from tricycle to bicycle as the stiffness is varied, in terms of handling, balance and feel. Not so. At an intermediate stiffness, when gravity is effectively zeroed, riders can balance easily but no longer turn. Small turns cause an intolerable leaning. Thus there is a qualitative difference between bicycles and tricycles, a difference that cannot be met halfway.     

A model of driver steering control incorporating the driver's sensing of steering torque

Steering feel, or steering torque feedback, is widely regarded as an important aspect of the handling quality of a vehicle. Despite this, there is little theoretical understanding of its role. This paper describes an initial attempt to model the role of steering torque feedback arising from lateral tyre forces. The path-following control of a nonlinear vehicle model is implemented using a time-varying model predictive controller. A series of Kalman filters are used to represent the driver's ability to generate estimates of the system states from noisy sensory measurements, including the steering torque. It is found that under constant road friction conditions, the steering torque feedback reduces path-following errors provided the friction is sufficiently high to prevent frequent saturation of the tyres. When the driver model is extended to allow identification of, and adaptation to, a varying friction condition, it is found that the steering torque assists in the accurate identification of the friction condition. The simulation results give insight into the role of steering torque feedback arising from lateral tyre forces. The paper concludes with recommendations for further work.     

高速公路车辙与裂缝解决过程中的误区及对策

目前国内为了片面地提高路面强度来解决抗车辙能力,在沥青混合料原材料选用和组成设计中存在着误区,出现了其它质量问题。通过误区的提出和解决对策的探讨,期望能对公路设计者、建设者和养护者们提供一些参考,减少公路病害,降低养护成本,提高公路使用质量。     

汽车轨迹测量的速度积分方法及其实施技术

汽车质心的运动轨迹作为最直观的试验结果对汽车操纵稳定性、制动性等运动性能的研究和设计,特别是对于驾驶员-汽车闭环系统运动性能的分析和评价十分重要。研究了速度积分法求解汽车质心运动轨迹的原理和试验技术,并利用某轿车的场地试验进行了试验验证。这一方法具有可靠、快速、操作简便和适用面广等优点。     

汽车悬架板簧变形运动分析

分析板簧垂直跳动的变形运动轨迹和纵扭变形运动轨迹,为转向拉杆布置提供参考,从而减少制动跑偏。     

汽车发动机故障中发现的设计与制造缺陷

在汽车各部位,发动机发生故障的几率最高。为了寻找这些故障是由哪些因素引起、这些因素在发动机生命期各阶段的分布和它们如何引起发动机故障,通过搜集大量不同型号发动机发生的故障并统计和分析这些故障的成因,从中分离出发动机故障与设计、制造缺陷及使用与维护不当的关系。这为主动改善汽车发动机生命期质量提供了一种新的方法。