超高扬程齿轮齿条升船机动力特性分析*

运用ANSYS有限元软件建立了包含塔柱、承船厢、提升系统和地基的超高扬程齿轮齿条爬升式升船机整体模型,并对其进行动力特性分析。计算结果表明：1）提升系统及升船机整体结构的主要低阶特征振型包括横向摆动、竖向扭转、纵向摆动,厢内有船工况下的自振频率要小于厢内无船工况。2）对比塔柱-地基系统模型、有船工况下修正HOUSNER简化船舶模型、流固耦合实体船舶模型,发现考虑提升系统后的升船机整体结构模型的主要振型频率均减小;同时发现采用修正HOUSNER简化船舶模型与流固耦合实体船舶模型具有相似的固有频率值,简化船舶模型的结构系统自振频率均小于实体船舶模型。     

单折线体外索对简支钢梁自振频率的影响

结构的自振特性关系到结构的健康安全,预应力系统作用到结构上会影响结构的自振频率.为考察体外预应力索系统对简支钢梁自振频率的影响,基于预应力系统作用机理并采用能量法建立了单折线布索型预应力钢梁的动力方程,求解此方程得到自振频率的计算公式,用此公式对一典型单折线索钢梁的一阶频率进行了计算,并与有限元模拟结果进行对比.结果表明:公式计算结果与有限元模拟结果基本一致,可用于工程设计.在此基础上,还得到了索预拉力、偏心距和截面积对梁自振频率的影响规律,为调节单折线布索型预应力钢梁的自振频率提供了理论依据.     

水下航行器固有频率模型的可靠性分析

使用有限元模型进行仿真分析已在我国船舶行业中得到了广泛的应用,但是对有限元模型可靠性的研究较少。针对水下航行器结构,将振动频率的试验结果是否处于有限元模型计算的预报区间内作为标准,判断有限元模型的可靠性。基于设计参数型的有限元模型修正和确认方法,以水下航行器结构振动频率为响应特征,建立有限元的响应面模型,使用蒙特卡罗模拟和核密度估计预报水下航行器前四阶模态频率的区间估计和概率密度函数,通过比较试验结果和区间估计判断水下航行器有限元模型的可靠性。     

基于频响函数相关系数灵敏度的浮筏舱段有限元模型修正

在建立复杂结构的有限元模型时,对实际结构的简化直接影响到计算结果的准确性,对有限元模型进行修正十分必要。引入试验和初始有限元模型得到的频响函数的相关准则,利用频响函数相关系数灵敏度分析技术,用于对浮筏舱段结构有限元模型进行修正,修正后计算和试验的频响函数基本一致,结果表明：该方法可用于对复杂结构有限元模型的修正。     

考虑船舶影响的升船机结构动力特性

运用ANSYS有限元软件建立了包含塔柱、承船厢、水体、船舶、提升系统等构件的大型垂直升船机整体模型,计算分析了升船机结构的动力特性。计算结果表明:横荡、扭转、纵荡是承船厢结构低阶主要振型。厢内有船会降低承船厢系统的自振频率,其有船与无船工况下横荡自振频率分别为0. 130 9 Hz和0. 280 5 Hz;升船机整体结构低阶特征振型主要包括整体系统的横向摆动、绕竖向的扭转、纵向摆动。承船厢内有无船舶计算得到的同种振型下升船机整体结构的自振频率相差很小,表明船舶对升船机整体结构自振特性的影响不大;承船厢位置的升高会使得升船机整体结构的自振频率降低;承船厢位置的变化对升船机低阶振型影响较大,对高阶振型的影响较小。     

锥台形观察窗有机玻璃结构特性分析与优化设计

采用有限元方法,基于观察窗有机玻璃的耐压试验数据,修正耐压试验模型的观察窗与窗座的摩擦系数,建立相对准确的结构特性分析方法。通过对锥台形观察窗有机玻璃结构特性的分析和参数化研究,得到了观察窗小端外缘损伤的原因,完成了锥台形观察窗的优化设计。本文建立的观察窗结构特性分析方法可为潜水器观察窗的分析和设计提供参考。     

大型减压循环水槽总体和局部模态分析

本文分析了我国下在筹建的大型减压循环水槽的结构特点，并建立了相应的有限元模型，计算了该水槽的总体的局部自振频率，并分析了其总体和局部振动的特性，为循环水槽结构的工程设计提供了有益的帮助。     

船闸平板输水阀门动力优化及流激振动特性分析*

针对船闸大尺寸平板输水阀门的流激振动问题,应用模态试验与有限元数值模拟相结合的分析方法研究阀门的 自振特性,指导阀门结构动力优化设计,通过水弹性模型试验研究阀门的流激振动特性。研究表明：阀门自振频率的试验 值和计算值吻合较好,振型完全一致;结构优化后基频显著提高,已完全脱离了水流脉动的高能区,流激振动响应较小, 不至于产生危害。     

含损伤加筋结构的振动与声辐射特性研究

采用有限元／边界元方法针对加筋结构，研究了损伤对振动与声辐射特性的变异特性。将损伤模型引入结构有限元分析中，针对各向同性损伤单元模型中，采取刚度各向整体弱化的方法分析；对于各向异性损伤单元模型中，采用Kachanov理论，分别引入了x和y两个方向的弹性损伤折减系数。基于Mindlin板理论，建立描述健康和损伤的4结点有限壳单元模型，采用有限元方法计算结构振动特性与表面动力响应。基于4结点二维线性边界元模型，根据Rayleigh积分可以计算结构振动向外辐射的声压，进而可以得到辐射声功率和辐射指向性。为了研究损伤结构处于空气或水中不同损伤位置和大小对结构振动及声特性的影响，文章建立了含损伤结构的动力与声辐射分析方法，就各种损伤对结构振动频率、振动模态与声辐射模态、辐射阻尼、辐射功率与指向性的影响进行了数值模拟。通过对典型算例分析，得出了相应的结论，在评价损伤对船舶与海洋结构物常用的加筋结构声辐射特性影响方面做出了一定的探索。     

考虑桩-土相互作用的结构自振频率计算

以弹簧模拟桩-土的相互作用,建立了桩-土结构的有限元模型。结合工程实例,采用该模型计算了桩基的自振频率,分析了弹簧等效刚度的变化对模型自振频率的影响。     

考虑门杆耦合效应的反弧门自振特性分析*

针对高水头船闸大型反弧门结构动力设计安全问题,进行阀门、门杆系统自振特性三维有限元计算,探讨门杆耦合特性及主要结构尺寸的敏感性。研究表明,门杆耦合系统模态更加丰富,自振特性由吊杆起决定性作用,系统基频11.59 Hz,为吊杆单独弯曲振动,吊杆-门体耦合自振频率略低于门体,吊杆长度对系统自振特性影响较大,支臂外包面板厚度基本没有影响。     

基于ANSYS的碾压混凝土重力坝抗震稳定性分析

混凝土重力坝的抗震稳定性是衡量大坝是否安全的重要指标,通过对云南省某水电站重力坝进行三维有限元静力分析,并在此基础上分析在强地震作用下坝体的抗震稳定性。本文采用时程分析法与反应谱法分别计算出坝体结构的动力响应规律,分析坝体的自振特性,获取自振频率、自振周期及结构阵型,以此找出坝体结构薄弱位置,提出可行加固意见,保证大坝安全运行。     

高墩大跨径连续刚构桥双肢墩系梁设置道数与地震响应关系分析

为了研究系梁设置道数对大跨双肢薄壁高墩连续刚构桥自振特性及地震响应的影响,文中以清水江大桥为背景,利用 MIDAS/Civil程序,建立了空间有限元仿真分析模型,分析了系梁的道数对结构自振特性的影响,通过反应谱法讨论了在不同系梁道数下桥梁结构的地震响应规律。     

基于灵敏度分析的柴油机机体有限元模型修正方法

基于动力学模型修正理论,选取某型柴油机机体为研究对象,结合机体自由模态试验结果,对机体有限元模型修正方法进行研究。在分析机体有限元建模误差的基础上,以参数型模型灵敏度修正方法为基础,选取机体某些部位为修正区域,以弹性模量为修正参数,基于模态频率构建目标函数。结果表明：修正后模态参数与试验更为接近,提高了模型的精度,为柴油机有限元动力学建模奠定了基础。     

中高水头船闸三角门流固耦合动力特性分析

船闸三角门考虑流固耦合作用下的自振特性是分析闸门流激振动的关键因素。采用空间有限元数值模拟,分析得到了三角闸门在不同水位条件下的自振频率和振型模态。计算表明,流固耦合作用对闸门自振特性的影响,总是使闸门的自振频率下降,振型模态也相应发生转变。在计算分析的基础上,对船闸三角门的安全运行操作提出了合理化建议。     

利用船舶结构进行水下测绘辐射噪声预报

船舶结构的水下测绘辐射噪声预报是海洋资源探测中的关键问题。本文首先建立了船体的有限元模型,然后在此基础上进行振动模态的分析,并通过实验对低频声辐射和中高频声辐射特性进行了对比分析,实验结果表明,低频对于船舶结构的水下测绘辐射噪声影响较大,随着频率的增大,辐射噪声会急剧下降。在今后将对减振降噪的措施和效果评估做进一步研究。     

含损伤加筋结构流固耦合动力特性与声辐射特性研究

采用有限元／边界元（FEM／BEM）方法对于水下典型加筋板结构的动力特性以及声辐射特性进行研究。首先将损伤的概念引入有限元，并用边界元法得到流体附加质量项，然后求解损伤结构动力特性，进而求出损伤结构在一定频率范围激励下的辐射声功率以及辐射指向性。     

子结构方法在圆柱壳体振动特性分析中的应用研究

针对大型复杂结构振动特性的预测问题,发展了一种子结构方法,并应用于圆柱壳模型的振动特性研究。圆柱壳模型长4.2m,直径0.4m,由5部分组成,并且在第4和第5部分内有一个轴系结构。用子结构方法研究其振动特性时,模型被分为3个子结构,子结构间通过螺栓进行连接。因此,首先介绍了子结构方法及连接处理方式的理论基础,然后通过实验验证了发展方法的正确性,并着重分析了子结构模态综合阶数和连接处理方式对整体结构预测结果的影响规律,最后对比分析了子结构方法与传统有限元法对计算量和内存量的要求。结果表明：发展的子结构方法具有较高的精度,可应用于求解船舶等大型复杂结构的振动特性。     

大型复杂结构振动特性分析方法研究

针对大型复杂结构振动特性的预测问题,发展了子结构方法,并应用于圆柱壳模型的振动特性研究。讨论了子结构方法的理论基础,分析了子结构间边界处理协调条件、模态截取数和模型缩聚对子结构方法预测精度的影响,并初步比较了其与传统有限元法耗费的计算时间量和内存量的大小,最后,进一步探讨了子结构方法中试验模态与计算模态混合计算的可行性。研究结果表明,子结构方法应用于求解船舶等大型复杂结构的振动特性是可行的。     

含损伤加筋板结构辐射声功率及指向性变异研究

本文采用结构声振特性中常用参数辐射声功率和辐射指向性来研究含损伤加筋结构的声辐射特性,计算不同加筋情况和结构不同损伤情况下的辐射声功率和远场指向性.基于Mindlin理论,建立描述健康和损伤的四结点有限元板壳单元模型,采用有限元方法计算结构表面动力响应.针对各向同性损伤单元,采取刚度各向整体弱化的方法分析;对于各向异性损伤单元,采用Kachanov理论,引入了x和y两个方向的弹性损伤折减系数.根据Rayleigh积分可以计算结构振动向外辐射的声压,进而可以得到辐射声功率和辐射指向性.考虑到不同损伤存在形式,计算分析了损伤对振动频率、模态以及辐射声功率和指向性的影响.文章建立了一种含损结构的分析方法,通过对一些典型算例分析,在评价损伤对船舶与海洋结构物常用的加筋结构声辐射特性影响方面做出了一定的探索.