预应力钢绞线断裂冲击响应谱研究

预应力结构中广泛采用张拉钢绞线施加预应力,预应力钢绞线的突然断裂可能形成很大的卸载冲击力,对剩余结构的位移和内力产生明显影响,目前对此还缺乏深入研究.冲击响应谱法用于分析预应力钢绞线断裂对结构的影响,不仅能够保证工程需要的精度,同时计算量相对时程分析方法要小得多.文中在已知预应力钢绞线断裂失效时间以及对应的索力时程的基础上,通过编程求解预应力钢绞线断裂影响下单自由度结构的动力响应问题,建立预应力钢绞线失效影响的冲击响应谱.首先将常见的矩形激励荷载下的理论冲击谱与程序求解谱作对比,验证了该程序的可行性,然后选取几条最接近试验的卸载曲线,求解不同失效时间和阻尼下的断索冲击响应谱,最后通过数值模拟将反应谱法计算结果与有限元法进行对比.分析结果表明,动力系数会因卸载方式的不同呈现不同的变化趋势,在同一种卸载方式下预应力钢绞线断裂失效时间对冲击响应谱几乎不产生影响,但阻尼对冲击谱的影响比较明显.     

冲击响应谱在冲击试验中的应用研究

传统的冲击试验一般以标准的脉冲波形作为冲击输入，而未考虑结构对冲击的响应，因此缺乏对冲击环境模拟的真实性。本文介绍了，以冲击响应谱等效方法进行冲击试验的技术途径，阐述了冲击响应谱的基本概念、计算模型及其在冲击试验中的具体应用方法。     

张力腿平台系索响应研究

利用三维绕射理论计算平台主体波浪力 ,对张力腿平台的总体响应进行了分析研究。在此基础上 ,系索被模拟成一空间有限元结构 ,在系索的顶端施加平台的运动以及系索张力 ,对系索进行了极限响应分析和系索疲劳可靠性分析。在极限响应分析中 ,对系索分别进行了静力和动力分析。动力分析在频域内进行 ,得到了系索应力的传递函数 ,并对其进行长期预报得到极限工况下的系索应力。系索疲劳可靠性分析建立在系索频域响应的基础上。假设波浪载荷的长期分布是由 k个短期海况组成 ,且每一海况中的应力范围的短期分布服从 Rayleigh分布。利用系索的应力传递函数得到每个短期海况的应力谱。然后 ,采用 Miner线性累积损伤模型 ,对系索结构进行了疲劳可靠性分析 ,并考虑了平均应力的影响以及进行了雨流修正。     

弹体入水冲击载荷特性分析

对由MSC.Dytran仿真计算得到的2种不同初始速度入水弹体入水冲击载荷进行了平稳性检验、功率谱、冲击响应谱、高斯特性、高阶统计等特征分析.研究表明,水雷入水冲击载荷是平稳信号并且为非高斯分布,速度是影响冲击载荷信号的主要因素,为弹体抗冲击总体设计提供依据.     

吊杆拱桥断索冲击效应的简化静力计算方法研究

提出了一种用于计算吊杆拱桥断索冲击效应的等效静力计算方法。通过构造变形函数和求解动力平衡方程得到拱桥断索后，断索位置附近区域构件的最大动力相应。以深圳彩虹桥为对象，使用ANSYS建立空间有限元模型，采用动态时程分析方法进行断索冲击模拟。有限元时程分析结果很好的验证了等效静力计算方法的准确性和实用性。     

结构水下爆炸响应的恢复与冲击谱计算

由于传感器受高强度冲击作用,实测的结构水下爆炸响应信号可能偏离正常特征,为进一步分析响应信号带来困难.文中针对实测加速度信号的噪声特征,对信号采用SVD及ARMA滤波处理,先恢复真实的响应信号,然后在此基础上,给出正确的冲击谱计算结果.计算结果说明了SVD结合无相差滤波能够准确分离具有阶跃特征的低频噪声信号,对低频段的冲击响应谱计算精度有利.     

潜艇设备冲击响应谱谱跌特性数值分析

[目的]设计冲击谱是舰载设备响应谱抗冲击分析的关键输入条件。为了研究大质量舰载设备安装后的谱跌特性,[方法]以潜艇为例,通过对舱段结构的有限元数值模拟,研究舰载设备在不同连接方式下冲击谱随质量及刚度变化的规律,并与目前广泛采用的国军标GJB 1060.1-91给出的冲击设计谱进行对比。[结果]结果表明:对于单自由度系统,在低频段(位移段)和高频段(加速度段),国军标给出的冲击谱更保守;在中频段(速度段),研究得到的响应谱大于国军标给出的响应谱。对于多自由度系统,依据国军标给出的方法忽略模态间的相互作用将导致计算偏于保守。此外,设备与舱段的连接方式对设备响应谱存在明显影响。[结论]研究得到的各种因素对谱跌特性的影响规律,对潜艇大型设备的抗冲击设计具有借鉴意义。     

考虑谱跌的舰载设备冲击响应谱分析法

在舰载机械设备的水下非接触爆炸冲击响应评估和抗冲击设计中,由给定的基础输入运动直接计算,如Duhamel积分,得出的响应谱不能作为谱分析计算输人谱,实际输入谱必须考虑"谱跌"的影响.文中结合-多自由度系统的冲击响应谱分析计算,解释了"谱跌"产生的原理,给出了"谱跌"谱的具体建立方法;运用DDAM对一推进轴系进行了冲击响应计算,得出了各轴承支撑处的最大变形,并提出了考虑推进轴转速条件下的响应谱分析方法;为检验舰载设备的抗冲能力和抗冲设计提供一种途径.     

冲击载荷作用下Q345钢失效应变与单元尺寸关系研究

冲击载荷作用下结构的损伤破坏仿真计算中，材料的失效应变取值与单元尺寸具有很大的关系。为建立冲击载荷作用下结构失效应变与单元尺寸之间的关系，本文以开展的Q345B钢各类力学性能试件（压缩、扭转、拉伸等）获取的材料失效应变为依据，借助数值仿真手段，研究各类试件网格尺寸对失效应变影响关系，并进一步依托开展的弹体穿甲试验、简单方板冲击试验、近场爆炸下舰船毁伤破坏试验，建立三类典型冲击问题中单元失效应变取值与尺寸之间的对应关系。计算结果表明：网格尺寸对单元失效应变的影响主要在于单元尺寸可改变结构变形过程中局部塑性变形分布区域的分布度；不同冲击载荷作用下，由于所使用的单元类型及受力状态存在一定的差异，需针对各类冲击问题分别建立单元失效应变与网格尺寸之间的关系。研究成果可为后续数值仿真计算中单元失效应变的选取提供指导。     

动态缆铠装层断丝效应研究

铠装钢丝作为动态缆中提供结构保护的单元,易遭受局部载荷,产生局部破坏.对此,探究铠装层局部断裂对动态缆的影响,以评估动态缆在局部铠装钢丝断裂之后的可靠性.确定铠装钢丝断口在缆轴向的影响范围,以评估动态缆本体受影响的范围;确定铠装钢丝断口在缆周向的应力集中效应,以评估断丝周围铠装钢丝由于断丝的应力集中效应,进一步发生断裂的可能性.采用一种截面型式的动态缆,设置不同断丝数的铠装层断口,对断口在轴向的影响范围和周向的应力集中情况进行分析,以便通过试验探究断丝的影响效应.同时,结合钢绞线断丝影响的探究结果,对动态缆铠装层存在一根断丝时的恢复长度进行理论分析,得到断丝恢复长度为1.07倍节距长度.试验结果表明,在轴向上,钢丝断口的恢复长度在1～2个节距范围内;在周向上,每断1根钢丝,在周围钢丝上的应力放大系数不超过1.14.     

基于Hilbert-Huang变换的船舶结构冲击响应研究

针对水下爆炸时船舶结构遭受的冲击响应信号具有非线性非平稳的特点,提出将Hilbert-Huang变换用于船舶结构冲击响应信号处理.Hilbert-Huang变换是基于经验模态分解(EMD)和Hilbert谱的一种信号处理方法,用EMD分解把时间序列信号分解成不同特征时间尺度的固有模态函数(IMF),然后对IMF分量进行Hilbert变换,从本质上分析船舶结构冲击响应信号的组成成分及特点.与FFT变换和小波变换相比,Hilbert-Huang变换体现出自适应性和先进性,可以有效提取船舶冲击响应信号的时频特征,揭示船舶结构自身的动态特性对冲击响应的影响.     

润滑耦合下冲击引起的轴系弯扭振动特性分析

船舶推进轴系的弯扭振动与支承轴承的润滑油膜相互耦合,互相影响.文中给出了轴承的润滑方程及润滑与弯扭振动耦合的运动方程,通过数值计算,研究了润滑油粘度对轴系振动的影响.从计算的结果可知:在冲击载荷的作用下,弯扭振动响应随粘度增大而减弱,振幅衰减加快,冲击作用对轴系振动干扰时间缩短.同时,润滑粘度愈低,弯扭耦合性愈强,振幅改变愈大,互激励愈明显,而在高粘度条件下,轴系的弯扭耦合性减弱,扭转振动受冲击载荷的影响不明显,而弯曲振动受冲击载荷的影响明显存在.     

低速冲击载荷下Ti80合金平板动响应数值分析北大核心CSCD

[目的]旨在通过动响应数值计算来评估Ti80合金在低速冲击载荷下的抗冲击性能。[方法]首先,利用有限元软件Abaqus/Explicit建立Ti80合金平板低速冲击有限元模型;然后,基于已有的试验结果,验证材料参数的合理性和有限元模型的可靠性;最后,基于该有限元模型,对比分析冲头形状、材料的屈服强度和断裂能对低速冲击载荷下Ti80合金平板动响应的影响。[结果]在冲击响应过程和变形/失效模式下,有限元计算结果与试验结果吻合良好;在低速冲击载荷下,损伤最先出现在Ti80合金平板的背面;锥形冲头的扩孔效应将对Ti80合金平板造成严重的冲塞破坏;冲击响应过程中的冲击力峰值、冲头位移峰值和能量吸收量与屈服强度呈近似线性关系;断裂能的变化对Ti80合金平板的变形/失效模式影响显著,但相较于屈服强度,其对能量吸收量的影响并不明显。[结论]研究成果可为Ti80合金结构物的抗冲击设计提供参考。     

在水下爆炸冲击波作用下的新型冲击因子

为了衡量水中结构物在水下爆炸作用下的冲击环境强弱和研究模型与实际结构的相似性,从爆炸入射能量角度提出了一种新型的冲击因子来描述水下爆炸载荷。为验证其有效性,以双层加肋圆柱壳结构为模型,用该新型冲击因子和另外两种常用冲击因子设计了三个系列的工况,使用ABAQU S软件进行了数值实验,从结构的动能、势能和结构的冲击响应谱三个方面对计算结果进行了分析。结果表明,在新型冲击因子相等条件下,结构的动能、势能、冲击谱响应接近,而另外两种形式的冲击因子相等的工况,结构的动能、势能、冲击谱响应有较大差异。其原因为,旧的冲击因子没有考虑冲击波振面的球面特征和爆心与结构的相对位置,难以较好地反映水下爆炸载荷的特性,而新型冲击因子能够弥补上述缺陷。     

水射流冲击作用下船体板架动响应分析

水射流冲击是一个极为复杂的流固耦合问题。目前大多数计算模型都是基于一定的假设,例如流体不可压缩,结构为刚性体等。本文基于三维波动方程,考虑流场可压缩性,计及水弹性的影响,采用双渐进法对流场进行求解,采用Abaqus软件模拟板架结构在水柱冲击下的动响应,实现了流体与板架结构的耦合求解,并分别分析了平板和加筋板在水柱冲击作用下的动响应。数值研究表明,冲击区域的中心处受到较大的瞬态冲击,冲击速度改变了射流冲击载荷的大小,使冲击响应随着冲击速度的增加而增大。而板厚的增加改变了板的刚度,对射流冲击具有良好的抵抗作用。     

温度对悬索桥锚跨索股张力影响研究

分析了温度对悬索桥锚跨索股张力的影响,通过数值解析法和有限单元法计算锚跨在空缆状态时对应的不同温度下的理论索力,并结合鱼嘴长江特大桥架设过程中的索力测试结果,提出一种锚跨索股张力的分析方法,并且介绍了索力检测设备及检测过程。     

基于声固耦合方法舰船结构冲击响应数值预报研究

相比流固耦合方法,声固耦合方法对于计算非接触爆炸下舰船的冲击响应具有较好的精度.文中基于声固耦合方法,对舰船结构冲击响应进行预报.为了验证该方法的计算精度,以公开发表的实船试验数据为参考,对该方法的数值计算进行了对比分析.在此基础上,以某一典型舰船为例,计算全船冲击谱速度值,并分析其沿纵向和冲击因子变化时的分布规律.通过最小二乘法,拟合建立具有一定通用性的快速预报公式,为舰船结构的抗冲击设计提供参考.     

运转状态下推进轴系冲击动力响应分析

舰船推进轴系有可能在运转时遭受水下非接触爆炸冲击,而以往关于冲击响应的研究只是针对非运转状况。运转状态下轴系的冲击响应必须考虑陀螺效应和轴系本身工作载荷的影响。建立了考虑陀螺效应、剪切力、弯矩、支撑轴承油膜力的推进轴系冲击动力学模型。在时间域和空间域分别采用直接积分法和Galerkin有限元法求解方程,得到了系统冲击响应的时间历程。对一工程实例进行解算,得到的主要结论为:陀螺效应即转速对响应的影响明显;工作载荷增大了系统固有频率,使得冲击响应增大,但总的响应不是工作载荷和不考虑工作载荷时冲击响应的绝对值相加;在所提工程实例中,应力响应的大值集中在轴系的两端,即螺旋桨位置和推力轴承位置,最大响应位移在螺旋桨位置。     

水下爆炸荷载作用下水面舰船设备冲击环境预报方法研究

利用MSC.DYTRAN有限元软件,采用冲击谱的描述方法,以舰艇结构加速度响应作为输入,对大型舰船设备在水下爆炸荷载作用下的冲击环境进行数值仿真。在分析该类型舰船设备冲击环境特点的基础上,通过对不同爆炸冲击因子作用下数值仿真结果的对比分析,归纳出爆炸冲击因子与设备冲击环境关系,并给出水面舰船设备冲击环境的预报公式。该预报公式计算结果与采用有限元方法得到的数值计算结果吻合良好。     

水下爆炸时加肋双层圆柱壳冲击响应的统计分析

主要分析水下爆炸时加肋双层圆柱壳冲击响应的变化规律。应用ABAQUS软件建立加肋双层圆柱壳有限元分析模型结构，并模拟水下爆炸冲击环境，通过MATLAB／SIMULINK软件对各节点的加速度时历响应值采用冲击谱的方法进行计算，将得到的谱速度值进行统计分析。分析表明，冲击因子能够较为可靠地描述结构冲击环境的强弱程度，但具有一定的局限性。另外，对于所采用的加肋双层圆柱壳模型，在1—500Hz频率范围内，无量纲爆距x〉1．5，等冲击因子C条件下，加肋双层圆柱壳的冲击谱响应环境是等效的。