液固耦合作用对不同截面深水桥墩的自振特性影响研究

介绍了深水桥墩液固耦合模型在ANSYS软件中模型的建立。利用Morison方程提出的附加质量概念考虑动水压力对桥墩作用,采用3种截面积相等的不同类型桥墩,即淹没水深相同时,所受动水压力相等。利用ANSYS建立实体单元与Fluid30单元来分析液固耦合作用对不同类型桥墩的自振特性影响。通过实例分析发现液固耦合对桥墩自振频率的影响是显著的,桥墩完全被水淹没时,其自振频率最大下降了24.2%。进一步研究发现相同截面面积的不同类型的桥墩,在相同水深时,由于其液固耦合接触面沿坐标轴方向上的正投影面积大小不一样,造成桥墩沿该方向上自振频率下降量大不相同。且沿坐标轴方向正截面面积越大,桥墩沿该轴方向上的弯曲自振频率和扭曲自振频率下降越大。     

拼装式薄壁预应力钢筋混凝土空心桥墩自振特性与动力响应测试分析

采用冲击振动测试和列车过桥动载试验,测试了铁路某支线拼装式薄壁预应力钢筋混凝土空心桥墩振动试验下横向振动响应数据,分析了桥墩的自振频率和横向振幅,并对桥墩的运营性能进行了评价.结果表明:桥墩自振频率和正常运营客、货车下的振幅满足《铁路桥梁检定规范》中根据等效刚度法计算的相应限值,并且按这种方法计算的限值来进行桥墩运营性...     

考虑流固耦合的深水桥梁地震响应分析

以深水桥梁为研究对象,采用Morison方程和辐射波浪理论考虑动水压力对深水桥墩进行地震响应分析,得出动水压力增大了桥墩结构的动力响应,并且采用辐射波浪理论计算的桥墩地震响应值大于采用Morison方程的计算结果。以空心桥墩为研究对象,采用FSI流固耦合对不同壁厚的空心桥墩进行地震响应分析,得出随着壁厚的增大,动水压力对桥墩地震响应的影响逐渐减小。     

流固耦合对双层圆柱壳体振动特性的影响

从研究潜艇壳体表面速度场以及流固耦合作用对双层壳体振动响应特性的影响出发,建立小型有限长双层加肋圆柱壳模型.用有限元法分析了壳体模型在空气中和水中,以及双层壳体间有水三种情况下振动响应特性,分析表明流固耦合作用对壳体,尤其是外壳体低中频段内的振动响应特性影响比较明显,而对高频段的振动响应影响相对较小.     

地震作用下动水压力对深水桥墩的影响

采用Morison方程、Westergarrd方程、流固耦合分析动水压力对桥墩的影响。研究发现:随着水深的增加地震响应会增大;流固耦合理论计算得到的结果小于附加质量法得到的结果;当相对水深较小时,Morison方程计算结果偏于保守,相对水深增大,Westergarrd方程计算结果更加保守,且随着水深增大,响应增大较快;水深对墩底弯矩的影响小于对墩底剪力的影响。     

流固耦合作用对螺旋桨强度影响的数值计算

为研究流固耦合作用对船舶螺旋桨强度的影响,并分析采用不同流固耦合方法所得计算结果的差异,结合实际工程,使用CFX对某船螺旋桨在特定工况进行CFD计算,并在ANSYS WORKBENCH中分别运用单向流固耦合和双向流固耦合方法对螺旋桨静应力及总变形量进行计算分析和比较,给出螺旋桨表面压力分布图,以及等效应力和总变形量随螺旋桨桨叶半径变化的关系曲线,并将二者计算结果进行对比.结果表明,采用不同流固耦合方法所得应力应变分布基本一致,最大等效应力出现在桨叶随边靠近桨毂处,叶梢位置变形最大.两种方法中采用双向流固耦合方法所得等效应力和总变形量峰值较大,且随着进速系数的增大,二者计算结果差距逐渐明显.     

圆形空心深水桥墩在地震作用下的附加动水压力

基于辐射波浪理论建立了圆形空心桥墩流体控制方程;以自由表面波动条件、水底水质点运动边界条件和结构与水的速度连续条件为边界条件,采用分离变量法推导了圆形空心桥墩内域水体速度势的一般解,进而导出了圆形空心桥墩内域水体附加动水压力的解析式,对希腊Rion-Antirion Briage桥塔内力响应的计算结果表明,附加动水压力使桥墩的弯矩和剪力明显增大,内域水对桥墩地震响应的影响不可忽略．     

流固耦合作用下隧道开挖模拟研究

根据渗流力学、弹塑性力学以及多场耦合理论,构建隧道开挖流固耦合模型。以湖南省湘西州古丈县张吉怀铁路毛坪村隧道施工为例,选取典型断面,采用COMSOL 模拟耦合作用下隧道开挖引起的围岩渗流场及塑性区变化规律,并将拱顶沉降值与现场实际观测结果进行对比。结果表明:隧道开挖扰动原岩发生应力重分布,使拱腰和拱底附近塑性区范围发生显著变化;对比不考虑流固耦合作用和考虑流固耦合作用下的模拟结果可知,流固耦合作用下隧道拱腰和拱底处围岩的应力值相对较高,高出的应力值最大可达0． 2 MPa,且流固耦合作用下隧道围岩变形稳定后,拱顶沉降值可达55 mm。采取喷砼支护措施后,隧道拱腰和拱底处的应力集中区范围显著减小,隧道拱顶沉降值可降低至26 mm。由此可见,流固耦合作用增加了围岩的应力和位移,支护措施减小了拱腰和拱脚处应力集中区范围和拱顶沉降值。     

弯曲输流管道流固耦合流动特性研究

以流固耦合理论为基础,对一段两端约束弯曲输流管道建立流体动力学模型及固体运动模型,利用FEA法对该管道系统流固耦合振动特性及弯管内流体流动特性进行了模拟计算和分析,结果表明:流体在管道弯曲处被迫改变方向时,将对管壁施以附加作用力,最大应力和应变发生在入口和出口处附近的上下部.由于管道的弹性作用,管道壁面又会反过来影响管内流体流动情况,两者之间存在复杂的耦合作用;弯管内侧壁附近能量损失较大,静压分布从0~°90°截面始终是外侧高于内侧,进口段湍动能较小、拐弯处较大,管道内流体流速在弯曲管道转角处相对较高.     

深水对高桩承台桥墩地震反应的影响*

介绍了 Morison方程考虑动水压力的方法,并计算出了桥墩各部位的动水附加质量。分析了高桩承台桥墩在不同水深和不同地震作用下动水压力对其地震反应的影响,以某黄河大桥的一个高桩承台桥墩为工程实例,利用纤维模型对其进行非线性时程反应分析。结果表明水的存在对高桩承台桥墩动力特性和地震反应的影响较大,因此在进行桥梁抗震设计时动水压力的影响不可忽略。     

深水桥墩在地震作用下的动力响应分析

针对在地震作用下处于深水中的桥墩受到较大的的动力影响,导致结构产生较大的变形和应力,对整个桥梁的安全性造成严重的破坏。重点分析了以有限元理论为基础的数值分析法,并结合某桥的桥墩实例,利用ANSYS有限元软件建立模型,输入调整后的Taft地震波,采用时程分析方法对其进行地震反应分析。计算数据表明：有水工况下墩顶的位移和桩底应力较无水时均有明显的增加,最大位移和最大应力也发生在考虑水的作用下的工况下。在地震作用的作用下,深水桥墩的内力和位移时程图的衰减速度也要慢于无水时的工况,水对桥墩的动力响应起着不良作用。     

高速列车引起的深水桥墩流固耦合的振动分析

为研究水体对桥墩结构振动特性的影响,以ANSYS为计算平台,建立了桥墩-水流固耦合有限元模型,计算了不同几何尺寸和淹没比情况下桥墩的自振频率,分析了桥墩在高速列车作用下,不同水深对其振动特性的影响。分析后得出结论：当水体深度小于墩高50%时,桥墩的自振频率降低不明显;当水体高度大于墩高50%时,桥墩自振频率出现明显降低。高速列车作用下,桥墩墩顶纵向位移出现极值的时间,随淹没比的增加向后推迟;桥墩墩顶纵向加速度随淹没比的增加而增加。因此,高速列车作用下,水体对于涉水铁路桥梁桥墩的自振与动力振动特性有着明显的影响,且这种影响不可忽视。     

双向流固耦合的圆柱式桥墩绕流的三维数值模拟

考虑双向流固耦合并利用软件ANSYS CFX模拟了圆柱表面涡脱的产生和变化过程,结合工程实际给出了计算实例,采用有限体积法对流体力学控制方程Navier-Stokes进行离散,用SIMPLE方法求解,分析计算了圆柱表面周向压力系数分布情况及圆柱的阻力系数、升力系数及Strouhal数,得到了流体与结构物相互作用对圆柱绕流特性的影响。结果表明:由于圆柱受到水流的作用,圆柱的升力及尾流特征显示周期性变化,并出现单一频率振动。     

考虑动水压力作用的深水桥墩地震响应分析

采用附加质量的形式考虑动水压力对桥墩的影响,以ANSYS有限元软件为计算平台,建立单墩模型并进行深水桥墩地震响应分析。得出动水压力改变桥墩的地震反应特性,增大了桥墩墩顶位移和墩底内力,并且动水压力作用还与结构本身质量和周期有关等结论。通过对连续梁桥和连续刚构桥的分析,验证了动水压力作用与结构固有周期有关,随着固有周期的增大,动水压力对结构的影响越小。     

剪力滞效应对连续箱梁自振特性影响的研究

考虑箱形截面梁剪力滞后效应的影响，利用推导出的箱形截面梁的弯曲振动方程及其自然边界条件，并据此进一步推导出了多跨箱形截面梁的固有频率方程，作为特例，利用MATLAB软件对一连续的两跨、三跨箱梁结构的固有频率方程进行了求解，根据得出的数值结果，对剪力滞后效应对连续箱梁结构自振特性的影响进行了讨论，得出一些有意义的结论。     

剪力滞效应对简支箱梁自振特性的影响研究

根据哈密顿原理，考虑箱形梁剪力滞后效应的影响，推导出了箱形截面梁的弯曲振动方和及其自然边界条件，作为特例，利用MATLAB软件对一简支箱梁的固有频率方和进行了求解，并根据算例所得出的数值结果，对剪力滞后效应对箱形梁结构自振特性的影响进行了讨论，得出了一些结论。     

框架式钢管混凝土桥墩自振频率影响因素分析

钢管混凝土结构以其优越的力学性能广泛地应用到实际工程中,而将钢管混凝土结构用作桥墩在国内还很少见。目前,对于框架式钢管混凝土结构体系,动力方面的试验研究很少,而理论方面的研究更少,这在一定程度上阻碍了其应用到实际工程中。通过ANSYS软件建立框架式钢管混凝土桥墩模型,并对影响该种类型桥墩的自振频率因素进行分析及初步探索,可为工程实践提供帮助。     

张拉膜结构自振特性研究

通过2个典型张拉膜结构工程实例，采用兰索斯法研究了加强索刚度、膜面初张力、膜面矢高和膜材质量对自振特性的影响．结果表明，膜面张力与结构质量是影响膜结构自振特性的主要因素，大变形产生的位形修正效应对膜结构自振特性也有较大影响．基于此，考虑大变形非线性对结构几何刚度的影响，提出了考虑位形修正的模态分析的概念。     

考虑流固耦合效应的水下盾构隧道受力特性

为探讨水下盾构隧道施工期流固耦合效应对管片衬砌结构受力的影响,以广-深-港(广州-深圳-香港)铁路客运专线狮子洋越江盾构隧道为依托,建立了该盾构隧道数值分析模型,计算作用在管片结构上的水压,并对隧道施工和运营期间管片结构所受外荷载、内力进行了原位测试;将计算水压力施加到梁-弹簧模型上,得到考虑施工期流固耦合效应的盾构隧道结构受力.研究结果表明:受注浆压力影响,目标环管片刚脱环3~5环时,所受水压力波动较大;脱环10环后,随注浆压力的逐渐消散和流固耦合效应的消失,管片所受水压力接近于该处的静水压力.      

波流与地震共同作用下深水桥墩动力响应分析

为了揭示深水环境中波流与地震共同作用下桥梁下部结构与水耦合作用机理,基于非线性Morison方程,建立了波浪、水流和地震联合作用下结构动力学方程,通过有限元离散,计算了某深水桩-承台-桥墩结构体系的动力响应,并分析了不同波流要素对该结构体系动力反应的影响.研究结果表明:波流与地震之间存在相互影响,波流对地震响应的影响范围为-31.6%~63.5%,这种影响不仅改变地震响应幅值本身,而且改变幅值出现的时刻,还将使得波流、地震联合作用下流场激励频率介于纯波流场激励频率和地震激励频率之间,因此有必要进行波流与地震的联合作用分析;当波流作用在承台及以上位置时,桥墩的动力响应显著增大,在实际工程建设中须引起重视,有必要选用承台高出水面的高桩承台.