竖向荷载作用下高桩码头桩土耦合分析研究

根据桩-土耦合特性,考虑桩-土之间的接触力学行为,建立桩-土耦合的有限元计算模型。通过该模型计算分析基桩几何特性、材料特性以及土的力学特性,及其对基桩竖向承载力、摩阻力及桩身轴力分布的影响,其结论可为高桩码头桩基的设计提供参考。     

成层地基土在列车运行时的振动响应分析

以列车运行时的轨道-地基系统为对象,将轨道-地基系统简化为半无限地基及成层地基上的弹性地基梁模型,基于离散波数法推导了轨道和地基土的位移函数计算公式,并考虑了轨道和地基协同作用时的影响.比较了轨道、荷载自振频率、荷载移动速度、地基土模型等不同因素对地基土变形的影响,得到了一些有益的结论.     

高桩码头固有频率敏感性与相关性分析

高桩码头构件众多,不同位置、程度、数量的构件损伤会对码头动力特性造成不同的影响。采用概率灵敏度分析方法,研究混凝土基桩损伤、上部结构损伤等情况下码头动力特性的变化。通过建立高桩码头有限元模型,分析不同参数对码头整体动力特性的影响,发现码头结构动力特性对土体参数、桩有效截面面积以及部分桩的弹性模量较为敏感;对横梁和纵梁的损伤并不敏感;码头前三阶自振频率的变化可以作为反映整体损伤的指标,四阶以上频率因其振型为桩自身的局部振型,其频率值仅对部分单桩损伤敏感,而对其他桩的损伤不敏感;码头前三阶频率间相关性强,三阶以上频率与前三阶频率中等强度相关。     

水平循环荷载下饱和砂土中桩-土相互作用机理的试验研究

通过设计详细的模型试验方案,对埋入砂土中的模型桩施加水平循环荷载和水平静载两种力,并通过改变加载频率、循环次数以及桩的埋入深度来进行模型试验。收集了大量的实测数据,进行整理和计算后,对模型桩受以上各种因素的影响进行了比较和分析,得到桩-土之间在上述各种因素综合作用下所表现出来的量化规律。     

桩-土-承台相互作用的有限元简化模型

针对低桩承台结构计算中往往只考虑桩土作用,忽视承台与土相互作用的问题,通过工程实例,建立考虑桩-土-承台相互作用的低桩承台有限元简化模型,分析桩间土的承载作用对承台和桩内力的影响。结果表明:在简化模型中考虑桩间土的承载作用后,承台弯矩和桩基轴力可减少35%～40%;桩身弯矩和剪力主要受水平力和土体m值影响;桩基轴力随地基土基床系数的增大而逐渐减小,但减幅逐渐趋缓。     

流—固耦合效应对桩柱频率特性的影响分析

基于流—固耦合的桩柱横向振动理论,利用有限元软件分析水深与桩柱高度之比、桩柱综合折算弹性模量、空心桩柱壁厚与外径之比等因素对流—固耦合效应的影响,分析结果表明:流—固耦合效应会减小桩柱的自振频率,桩柱的综合折算弹性模量会影响桩柱高、低阶横向振动频率的衰减,空心桩柱壁厚与外径之比会影响其一阶横向振动频率的衰减幅度。     

考虑桩-土作用的PHC管桩极限变形及其影响因素分析

单调荷载作用下PHC管桩的极限变形是判断结构损伤的一项重要参数。为了解桩、土参数对PHC管桩在单调荷载作用下变形的影响,采用ABAQUS有限元软件的纤维梁单元模型和共结点法,建立考虑桩土相互作用的PHC管桩有限元模型,使用P-y土弹簧模拟桩土相互作用,混凝土采用UCONCRETE03本构模型,预应力纵筋采用USTEEL02本构模型,分析配筋率、桩基入土深度、土体不排水抗剪强度、轴压比等参数对PHC管桩极限变形的影响规律。计算结果表明:桩基极限位移随桩基配筋率的提高而增加,但随桩基入土深度、土体不排水抗剪强度、轴压比的增加而减少,并拟合单调荷载作用下的PHC桩基极限位移的计算公式。     

散体材料桩复合地基桩土应力比计算方法研究

基于圆孔扩张理论,假定散体材料桩与桩周土均满足完全弹性、各向同性和连续性条件,在侧向桩与土的分界面上满足变形协调条件和应力平衡方程,在竖向视桩-土变形相等,得到了桩土应力比的理论计算公式。引入了桩-土弹性模量比Kn及桩竖向-侧向应力比n',分析了桩-土弹性模量比、置换率、桩泊松比及桩周土泊松比等4个参数对桩土应力比和桩竖向-侧向应力比的影响。研究结果表明:桩土应力比和桩竖向-侧向应力比随桩-土弹性模量比的增大而增大,随桩、土泊松比及置换率的增大而减小。并在此基础上,利用桩土应力比现场实测结果对理论计算结果进行了验证,数据表明两者吻合较好。     

高桩梁板码头晃动原因分析及处理对策

某高桩梁板码头在运营过程中出现明显的晃动现象。采用三维有限元数值动力分析方法,取码头的1/2排架系统计算结构的自振频率,采用m法模拟桩周土对桩的约束作用,用ANSYS程序进行计算分析不同处理措施下码头第一振动频率的提高值。计算分析表明:采取抛石固桩、桩内灌注混凝土和增设钢撑后,码头第一振动频率提高10%～84%,能有效解决码头晃动问题。     

浅析柴油锤海上打桩效果的相关影响因素

针对海上打桩施工过程中基桩下沉不到位的问题,在有限元软件ANSYS/LS-DYNA中以非线性、粘一弹塑性弹簧单元模拟桩一土相互作用,建立打桩下沉过程的数值模型,分析柴油锤作用下的动态土强度折减系数、入土深度、桩径、锤击能量、锤击力等因素对桩体可打人性的影响,并给出部分型号柴油锤的停锤标准,对桩基工程施工有一定的参考价值...     

基于流固耦合的船舶轴-桨耦合振动特性分析

以研究螺旋桨水动力和离心力对船舶轴-桨组合振动特性的影响为本文的研究目的,基于W o r k-bench平台,采用流固耦合有限元分析方法,进行船舶轴-桨组合模态分析.在CFX中计算螺旋桨敞水性能,并在Ansys中将螺旋桨叶面水压力和离心力作为预应力分析轴桨组合振动的固有频率和振型,比较轴系、螺旋桨单独模型和轴-桨组合模型在固有频率上的区别.计算结果表明,轴桨组合的固有频率远远低于轴系和螺旋桨独立模型的固有频率;轴-桨旋转产生的离心力对其固有频率影响不大;螺旋桨在流场中产生的水压力略微提高纵向振动固有频率,但影响很小,在实际应用中可以忽略.     

焊缝对环肋圆柱壳振动声辐射的影响

将结构固有频率作为中间变量,研究焊接残余应力、结构固有频率和结构声辐射特性之间的关系。首先,分析焊接残余应力与结构固有频率之间的关系,并通过实验进行验证,结果显示焊接残余应力使结构固有频率发生了显著改变。然后,对固有频率—声辐射功率的灵敏度进行理论推导,并运用有限元法结合边界元法建立数值模型,计算该模型在指定范围内的固有频率—声辐射功率灵敏度,结果证明结构声辐射功率会随着固有频率的变化而发生显著变化。最后,综合分析焊接残余应力与结构声辐射之间的关系。结果表明,研究复杂结构的振动声辐射等动力学特性时,焊接残余应力是不能忽视的影响因素。     

舰船艉轴架模态分析

采用有限元数值计算方法,以某舰为代表,建立舰船艉轴架模态分析的数学模型,计算并分析军规中所要求的艉轴架的一阶频率。在此过程中,利用模态质量对艉轴系统的频率进行筛选,从而得到P字架的横向和A字架的横、纵、垂向的一阶频率,并与军规中的要求相比较,校核艉轴架的模态特性。     

Numerical analysis of vortex-induced motion of two-dimensional circular cylinder by lattice Boltzmann method

Vortex-induced motion of two-dimensional circular cylinder was numerically analyzed by using the lattice Boltzmann method. Unlike conventional methods, in which the computational grids are fit to the solid body, the present method adopts rectangular grids and the movement of the solid body was treated by the boundary condition for the simplicity of computation. The hydrodynamic force acting on the cylinder was estimated by integrating the momentum of the fluid over the cylinder surface. The quantitative validation of the simulation results was confirmed for the fixed cylinder at Re = 500. When the cylinder is allowed to move only in the spanwise direction, the resonance between the vortex-shedding frequency and the natural frequency of damping force by spring was confirmed. When the natural frequency is larger than the vortex-shedding frequency, secondary mode appears which may be resulted from the nonlinear effect. Finally, the motion in the streamwise direction is considered as well as the spanwise direction and the characteristic of the cylinder motion in the horizontal direction was demonstrated in relation to the damping force by the mooring. Although the target of the present study is limited to two-dimensional and low Re, the applicability of the lattice Boltzmann method to vortex-induced motion was confirmed.     

基于气阀控制的频率自适应减摇水舱系统研究

文章在建立减摇水舱内气体和液体两相流动的运动模型基础上,研究了水舱顶部气体连通道的横截面积大小与水舱内液体振荡参数之间的关系,通过调节截面开口控制水舱内液体运动固有频率,使之与船舶横摇频率相适应.分别利用被动式PD控制和模糊控制实现气阀开关式和气阀开口连续式两种调频策略.仿真研究表明,两种调频策略均使可控被动式水舱的有效减摇范围拓宽,并在不同的频率范围内有各自的优势.     

海流作用下悬浮隧道缆索的运动响应

考虑参数激励频率,利用涡激振动方程,应用伽辽金和龙格库塔数值积分法,计算出不同流速下参数激励对缆索1阶振动的影响;进一步计算隧道—缆索耦合作用下缆索的振动响应。计算结果表明参数激励为缆索固有频率2倍时,缆索响应最大;隧道对缆索振动有明显的抑制作用。     

水润滑螺旋阶梯腔艉轴承的振动特性

摘 要：为了解决瞬态振动实验成本高,周期长的问题,采用正交试验法,基于ANSYS模态和瞬态分析,提出了一种准确测量艉轴承共振时真实位移和应力的方法。首先,运用有限元模态分析对艉轴承低阶固有频率以及振型进行数值仿真;其次,将得到的固有频率间接耦合到艉轴承激励频率,使之达到共振频率;最后分析了这种状态下的动态接触对轴瓦的影响。结果表明：艉轴承结构参数对模态的影响因子排序为,螺旋角＞腔数＞腔长＞深浅腔比例;位移响应最大值出现在轴向封油面末端,接触应力响应最大值出现在沟槽和腔体周向封油面边缘处。     

基于流固耦合的U型管流致振动数值分析

利用ANSYS＋CFX双向耦合的方法对换热器U型管的流致振动问题进行仿真分析。分别建立大涡模拟的流体控制方程和结构振动的控制方程,得到掠过U型管流体的升力系数、阻力系数曲线以及U型管振动加速度级谱线。分析表明,结构振动的主要频率成分在流体升力和阻力变化频率和结构本身的固有频率附近,可为工程实践提供参考,具有理论和实践价值。     

桁架式天线结构动态性能的有限元分析

以有限元理论为基础,运用有限元分析软件对车载桁架式天线系统进行结构动态分析及稳定性分析。模态分析的结果表明天线系统的低阶固有频率较低,不当的使用会导致结构的共振。稳定性分析表明天线结构的失稳属于局部屈曲行为,进一步的非线性屈曲分析表明,屈曲的临界载荷在正常工作载荷外,不影响系统工作。