预应力技术在钢结构抗侧体系中的创新与研究

预应力技术具有很强的创新潜力,目前预应力技术已广泛应用于横向结构体系,但在竖向抗侧体系中的研究和应用较少.文中介绍了几种预应力技术在钢结构抗侧体系中的应用.着重介绍巨型钢框架-预应力复合支撑体系,该体系中刚性支撑与预应力拉索组合形成封闭、自平衡的复合支撑系统;对其进行三维有限元模型数值分析,包括竖载、水平风载静力分析及地震动时程分析,结果表明复合支撑有效增加了巨型框架的抗侧刚度,缓解了巨型桁架节点、构件受力集中现象.同时介绍了预应力巨型支撑-钢框架结构、预应力门式刚架及预应力梁柱连接.     

巨型钢框架--拉索支撑体系在水平荷载作用下的破坏性能

为了解巨型钢框架-拉索支撑体系在水平荷载作用下的破坏性能,采用倒三角和均匀分布两种水平加载模式对经抗风抗震优化后的巨型钢框架-拉索支撑结构进行Pushover分析,研究在不同水平加载模式下的出铰顺序,并考察其抗侧刚度及拉索受力特征。研究表明,在倒三角和均匀分布两种加载模式下,结构的出铰顺序基本一致,构件破坏先后顺序为巨型柱肢间支撑、巨型梁腹杆、楼层梁、柱肢。均布加载得到的抗侧刚度大于倒三角分布;拉索退出工作的时间越早,则同一层中另一侧索拉力增加得越快。     

组合参数对频变自由型垫高阻尼结构振动性能的影响

选择分数导数模型来拟合粘弹性材料的频变特性,通过Matlab与Ansys的相互调用,实现频变悬臂自由型垫高阻尼结构的仿真计算。利用模态应变能迭代法,分析附加层组合参数对系统振动特性的影响,讨论附加层厚度、附加层材料参量对前2阶模态频率和模态损耗因子的影响。分析结果表明：附加层厚度对系统阻尼特性的影响包括垫高层的增益以及阻尼层的耗能总量两方面的综合作用,附加层材料参量对系统阻尼特性的影响主要体现在垫高层弹性模量对阻尼层耗能水平的影响,而垫高层密度影响系统的附加质量,进而影响系统的模态频率,对于系统的模态损耗因子的影响很小。     

附加阻尼器两相邻结构的减震性能研究

为了研究在体系之间附加阻尼器的相邻结构的减震性能,文中以两相邻单自由度体系(2-sdof)为算例模型,以两结构的位移响应传递率为性能指标,分析了在结构间分别附加黏滞阻尼器以及金属阻尼器时对应的附加阻尼器阻尼参数与结构参数之间的关系,并通过理论推导得出最佳阻尼参数与结构参数之间的关系.根据得出的最适阻尼公式,研究了在体系间同时附加这两种阻尼器时对应的位移响应.最后通过位移响应曲线对比分析了分别附加黏滞阻尼器、金属阻尼器以及同时附加两种阻尼器时位移响应之间的关系.     

轻/重流体介质中振动板声辐射模态下的声辐射阻尼研究

从能量的角度定义声辐射阻尼为结构振动一周内系统以声波形式耗散的能量与结构振动总能量的比值,将辐射声功率分解到各声辐射模态下,基于模态声辐射阻尼定义,建立FEM/BEM耦合数值模拟方法和相应的计算机程序,研究了振动板在轻/重流体介质中的声辐射模态、模态辐射效率、辐射阻尼和模态声辐射阻尼.研究结果表明轻/重流体中辐射模态基本相似,重流体中第一阶模态辐射效率远大于其他各阶模态辐射效率;低频时结构第一阶模态声辐射阻尼与总的声辐射阻尼接近,重流体中的第一阶模态声辐射阻尼在总的声辐射阻尼中占绝对优势,其他各阶模态辐射阻尼比重很小.     

海洋浮式结构流固耦合动力建模分析

讨论了海洋大体积结构的流固耦合分析数学模型,建立了不可压缩理想流体中流固耦合系统结构运动微分方程,给出了用干模态分析方法计算流体附加质量矩阵、流体阻尼阵和流体附加刚度矩阵以及广义力的计算公式.     

舱内液体附加质量对船体振动影响的模型实验研究

基于船体结构模型实验研究了舱内液体附加质量对船体总体振动低阶固有频率的影响.实验以钢质船模为研究对象,采用306DF结构模态分析系统进行实验研究,得到了几种不同装载量下的总体振动低阶固有频率.根据奇点分布法编程计算得到不同舱内水位高度下的附加质量,在进行结构有限元计算的时候考虑了附加质量的影响.将模态实验值与结构有限元计算结果进行了分析比较.     

巨型结构悬挂楼层体系减震分析

本文对巨型结构悬挂楼层体系进行了结构减震分析。理论分析计算表明，这种结构体系不但能有效地减小地震能量输入，而且也能控制结构变形。     

浮式平台水动力参数识别方法

以深水半潜平台为研究对象,计算不同周期下的纵荡、垂荡、横摇3个振荡模态深水半潜平台的附加质量和阻尼系数,并与势流方法结果进行对比。利用1阶方法,只考虑线性1阶线性阻尼在运动中的影响,此外,还采用神经网络建模训练获得了水动力参数模型,对平台附加质量、1阶阻尼系数、2阶阻尼系数进行计算。研究结果表明,在附加质量和阻尼系数预报方面,传统势流方法与试验识别结果较为接近,可以利用神经网络计算提高水动力问题求解效率,为解决传统计算难题带来了新思路。     

深海悬链线输油立管涡激疲劳计算分析

钢质悬链线式立管的涡激疲劳损伤是影响其寿命的主要因素之一.文中将悬链线立管简化为忽略剪切力的索模型,对悬链线立管进行模态分析,考虑流体附加质量的影响,得到其在海水下的频率和振型.根据斯托劳哈尔关系和外部流速大小的范围确定潜在的激励模态范围,并通过计算潜在模态的能量确定主要激励模态.根据能量平衡,求出升力系数和阻尼系数,从而计算出立管各阶模态下的模态力和模态阻尼.再利用模态叠加法对悬链线立管进行动力响应分析.并以2 300 m Spar平台的悬链线输油立管为例,计算了其在北海某流速作用下的疲劳损伤,所得结论对工程应用有一定的借鉴意义.