水轮机组结构—液体系统的动态特性分析

讨论了耦合系统自由振动的控制方程,着重对动水压力向量及附加质量阵的计算进行阐述,并对在水介质下的结构的动态特性计算的求解方法作简要说明,最后介绍一个实用例子得出了计算成果,该例表明考虑液体影响得出的机组自振频率比不考虑液体影响所得值明显下降,而各阶振型也有明显的不同。     

水下悬浮管道地震响应分析

水下悬浮管道的动力性能,与陆地结构有较大的区别.应用流固耦合数值分析方法和ANSYS软件,建立了地震作用下水中悬浮管道分析模型,采用El Centro地震波,对地震加速度峰值分别为0.5,1,2,4m/s2 4种情况下的响应进行了计算,并通过与无水情况下的计算结果进行比较,分析了地震强度等因素对结构动力响应的影响,探讨了地震作用下水下悬浮管道地震响应规律.结果发现,在有水和无水2种情况下,结构地震响应的峰值在不同时刻发生.在大部分时间内,考虑水作用时的地震响应均大于不考虑水作用时的地震响应,且这种差别随着地震强度的增加而增大.     

公路车桥耦合振动响应计算方法对比研究

使用有限单元方法,分别建立了桥梁结构的振动计算模型和车辆的振动计算模型,考虑车桥接触点的位移连续,分别提出了考虑桥梁全自由度的车桥耦合振动模型和使用桥梁振动模态的模态综合计算模型。将桥梁结构的振动响应计算转化为求解模态广义坐标,并结合车辆振动与桥面的耦合,建立结构模态广义坐标和车辆振动自由度耦合的系统方程,使用Newmark-β数值积分方法对时变耦合系统进行求解。为了验算方法的有效性和可靠性,分别计算了平面梁在集中力作用下,空间板结构在整车模型作用下的振动响应,研究结果表明,使用模态综合法求解公路桥梁车桥耦合振动响应的结果可靠,并有很高的计算效率,该方法具有广泛的适用性。     

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。     

暗挖海底隧道地震动水压力响应分析

考虑黏弹性人工边界与流固耦合作用,建立了衬砌结构一土一海水相互作用的力学模型,基于Newmark算法,利用ANSYS有限元软件分析了在不同地震激励和埋深条件下动水压力的影响机理与隧道衬砌的振动响应规律．计算结果表明：在含有竖向分量的地震激励下,动水压力对浅埋海底隧道的内力影响较大,分析时不容忽视;当隧道埋深超过一定值后,结构地震反应变化微小可忽略．同时,针对圆形海底隧道进行的有限元计算结果可为海底隧道的工程抗震设计提供参考．     

振动下沉桩施工对受损桥梁影响范围计算

应用计算机仿真分析法、振动理论求解法与小孔扩张理论,结合九江大桥事故现场情况,研究了振动桩施工对周围地基土的影响范围。采用计算机仿真分析法,模拟振动荷载作用下地基土的横向位移,根据位移的递减规律得出其影响范围为20m;根据振动理论,考虑振动波在地基土中的衰减因素,得出其影响范围为15m;利用小孔扩张理论,研究了孔径与地基土弹塑性区范围的关系,得出其弹性区边界,即影响范围为23m。3种计算方法所得安全距离范围在15～23m,实际施工中须综合考虑打桩速率、打桩顺序及打桩工艺等因素,综合考虑理论计算结果、工程现场实际情况和已有的实测结果,工程处理安全范围选用18m。事故处理平台振动下沉桩基础施工中的振动波没有引起周边环境的进一步坍塌,因此,安全距离范围合理。     

高墩深水大跨度连续刚构桥非一致地震响应分析

讨论了高墩深水大跨度连续刚构桥的地震响应分析。提出一种适用于计算深水桥墩的地震动水压力公式,在有限元模型中采用附加质量的方法计入该作用,并考虑非一致激励和桩土耦合对桥梁结构的作用,并对不考虑动水压力和考虑动水压力工况进行比较。分析表明,考虑动水压力时的地震反应内力和位移比不考虑动水压力时的地震反应内力和位移大。分析结果可以为连续刚构桥的抗震设计提供参考。     

地震作用下列车-桥梁空间耦合系统动力响应分析

为了探究地震对高速列车和桥梁的影响,建立车辆-桥梁空间耦合系统模型。将规格化的地震波作为激励,同时考虑轨道随机不平顺的影响。采用新型显式积分法求解系统方程。分析不同烈度地震作用下车桥耦合系统的动力响应。数值结果表明,地震烈度在桥梁的抗震设防烈度范围内时,桥梁的振动加速度和挠度响应均符合规范的限值要求。车辆运行平稳性的Sperling指标相对加速度指标较为宽松,当地震烈度为7度及以上时,车辆已不能平稳地运行于桥梁之上。在相对较弱的地震作用下,轨道随机不平顺对桥梁的垂向加速度响应影响明显,不应忽略。     

桩-土-上部结构共同耦合作用下弹塑性地震反应分析

针对某框架结构进行了在地震作用下桩-土-上部结构共同耦合作用时的上部结构弹塑性动力特性和规律的研究。结果表明:是否考虑桩-土-上部结构共同耦合作用时的弹塑性地震反应分析对计算结果有较大的影响;考虑桩-土-上部结构共同作用后柱应力在不同的楼层有放大现象,按折减系数方法来考虑相互作用并非总是安全和合理的,设计时应充分考虑弹塑性地震反应的影响。     

桩-土-上部结构共同耦合作用下弹塑性地震反应分析

针对某框架结构进行了在地震作用下桩-土-上部结构共同耦合作用时的上部结构弹塑性动力特性和规律的研究.结果表明:是否考虑桩-土-上部结构共同耦合作用时的弹塑性地震反应分析对计算结果有较大的影响;考虑桩-土-上部结构共同作用后柱应力在不同的楼层有放大现象,按折减系数方法来考虑相互作用并非总是安全和合理的,设计时应充分考虑弹塑性地震反应的影响.     

基于ANSYS的车桥耦合动力分析

为准确分析车桥之间的相互作用,根据达朗贝尔原理推导出了车桥系统动力平衡方程。通过位移协调方程及车桥相互作用联系方程,将车桥两系统耦合起来并通过ANSYS实现。数值算例表明:运用基于ANSYS车桥耦合动力分析方法所得结果与利用振型叠加法所得结果吻合良好,表明该方法是正确而有效的,可用于分析各种车桥耦合振动问题。     

Shafting coupled vibration research based on wave approach

Because of propeller hydrodynamic influence, the shafting vibration is a coupled vibration which includes torsional, longitudinal and whirling vibrations. It is unsuitable to analyze different vibrations of propulsive shafting systems with development of shipbuilding technologies. To overcome the shortages of traditional marine standards, we establish a new numerical model of the shafting coupled vibration. And we put forward shafting coupled vibration calculation to ensure better reliability of main propulsion system. The shafting system is modeled into two sub-systems, a continuous one and a discrete one. Wave approach and transit matrix method are used to investigate displacement and stress fields in continuous and discrete sub-systems, respectively. And vibrations of different modes in both sub-systems are coupled by using dynamic equilibrium and continuity condition to deduce the global equations governing the motion of shafting. The coupling calculation is then used to research the reason of a very large crude carrier （VLCC） stern hull vibration. It is shown by the comparison of the results from both coupling and dependent vibration calculations that vibration in deferent directions will cause deformation in the same mode, which leads to extra stress and displacements on shafting, especially as the resonant frequencies of different vibration modes match each other. This is helpful to prevent ship stern vibration due to poor shafting vibration calculation.     

采用加速度输入等效风力发电机组塔筒实测响应方法研究

通过对单自由体系的分析,得到风荷载激励和从基底输入的加速度之间的关系。通过对风力发电塔的模态分析,得到简化为广义单自由体系的广义质量和广义刚度,求得风力发电塔塔顶位移的时程曲线,采用Savitzky-Golay平滑算法和差分法求得顶点的加速度和速度时程,以此求得合成后的等效加速度。对直接合成后的等效加速度进行傅里叶变换,采用低通滤波器剔除高频分量,进行傅里叶逆变化后得到最终等效加速度。有限元分析结果表明,在此等效加速度下的结构响应和已知响应吻合一致,从而为风力发电塔的减振试验在振动台上完成成为可能。     

铁路提篮拱桥车桥耦合振动分析

采用车桥耦合振动理论，分别建立了铁路车辆和提篮拱桥的动力模型及其运动方程．将车辆和提篮拱桥分为2个由非线性轮轨接触力联系的振动子系统，采用迭代法求解这2个子系统．用自编的车桥耦合振动软件对提篮拱桥的车桥耦合振动进行了分析，并对桥梁的横向与竖向位移、动力放大系数、车辆脱轨系数和轮重减轻率进行了评价，在所讨论的工况下，均满足我国相关规程的要求．     

基于车桥耦合的钢-混结合段刚度平顺性分析

为了研究混合梁桥结合段动力平顺性问题,针对某混合梁独塔斜拉桥,将结合段按刚度等效换算为同一种材料,建立桥梁有限元模型;基于9个自由度的三轴车辆模型,根据规范规定的路面粗糙度谱,用三角级数法模拟了B级粗糙度样本,采用Newmark-β法求解车桥系统运动方程,建立了汽车-桥梁垂向耦合振动仿真模型.在此基础上,编制了车桥耦合振动分析程序,求解了桥梁结合段和车辆的动力响应. 研究结果表明:路面粗糙度下降一个等级,桥梁结合段竖向加速度增加一倍;从动力性能角度分析,钢-混结合段钢格室全填充时的刚度平顺性略优于半填充时的刚度平顺性.      

小西湖矮塔斜拉桥的动力性能分析

以小西湖矮塔斜拉桥为例,通过引入拉索自振频率影响度的概念,分析了拉索的存在对矮塔斜拉桥自振特性的影响,探讨了矮塔斜拉桥的自振特性与相应连续梁桥(或刚构桥)的区别;在分析矮塔斜拉桥地震反应的基础上,通过引入振型贡献率的概念,分析了高阶振型对矮塔斜拉桥动力性能的影响;分析了矮塔斜拉桥的振型耦联效应.最后较全面地总结了单索面混凝土矮塔斜拉桥的动力特性,对进一步认识矮塔斜拉桥的动力性能有一定的参考意义.     

考虑畸变的起重机薄壁箱梁的自由振动分析

为了提高薄壁箱梁固有频率的计算精确度,基于广义坐标原理,对薄壁箱梁的动力特性进行了分析. 首先,通过虚功原理且考虑畸变形变的影响,获取了5种高度耦合模态（延伸、弯曲、扭转、翘曲和畸变）的自由振动微分方程组;其次,考虑转动惯性运动项的影响,建立了简支边界条件下的运动学模型,获得了薄壁箱形梁自由振动固有频率的四阶代数方程,进而求得固有频率的精确解;最后,通过算例将考虑畸变的固有频率精确解与Proki? 理论以及有限元分析方法的结果进行比较,验证了该方法的有效性和准确性. 结果表明:考虑畸变效应能够更准确地反映高阶状态下薄壁箱形梁的自由振动固有频率;对自由振动的4阶固有频率进行比较,当箱形梁长度为3 m时,本文理论的相对误差相较于Proki? 理论的0.42%下降至0.38%;当箱梁长度分别为4 m和5 m时,相对误差进一步下降至0.30% 和0.40%.      

跨座式列车与预应力混凝土轨道梁动力特性分析

为研究跨座式单轨列车与预应力混凝土轨道梁的动力特性,建立了列车-轨道梁空间耦合振动模型.车辆运动微分方程由拉格朗日方程导出,轨道梁用模态综合法建立其运动微分方程.计算了不同车速下车辆和轨道梁的动力响应.结果表明:车速对轨道梁挠度的影响较小,但对加速度影响较大;在计算车速下,轨道梁具有良好的动力特性,列车能安全舒适地通过此轨道梁.     

汽轮发电机运行状态对偏心磁拉力的影响研究

采用有限元方法计算了汽轮发电机转子动偏心形成的不平衡磁拉力（UMP）,以QFSN-220-2型汽轮发电机作为研究对象,分析了发电机动偏心程度、方向对不平衡磁拉力的影响,并在一定的偏心程度下分析了发电机有功、无功出力变化对UMP的影响.结果表明：UMP随着偏心程度增加而增大,UMP方向随着偏心方向改变而改变,在相同偏心程度下转子偏心方向对UMP的大小具有一定影响.发电机的功率调节对UMP的幅值具有显著影响.因此,当发电机出现振动超标现象时可以通过临时调节无功改善机组振动状态.