结构振动模型和刚度矩阵对地震响应影响研究

对平面钢框架算例模型分别采用质点系、双翼鱼刺型和杆系振动模型输入天然和人工地震波进行地震响应时程分析.在分析中,与质点系振动模型相关的结构侧移刚度矩阵由反弯点法、D值法、非线性静力分析法以及柔度法确定;与双翼鱼刺型振动模型相关的结构侧移刚度矩阵由双鱼刺法确定;与杆系振动模型相关的结构侧移刚度矩阵由矩阵位移法确定.通过算例讨论了采用上述不同方法确定的结构侧移刚度对结构地震响应影响.     

钢框架模型地震响应比较研究

采用质点系模型,利用时程分析法,分别使用以加速度和速度峰值为标准化的地震波,对两种层间侧移刚度分布不同的钢框架模型做了详细深入的分析和对比。结果表明,以地震波速度峰值作为度量评价地震波强度的方法,比以地震波加速度峰值作为度量评价地震波强度的方法更具有说服力;各层损伤情况与层间刚度相对值有很大关系,即刚度均匀的结构损伤主要集中在下部,而刚度相对不均匀的结构损伤与此不同。通过分析验证了"输入能量只与结构总质量和第一周期有关"的秋山宏见解。     

框架-剪力墙结构分析模型的地震响应比较研究

将框架-剪力墙算例模型中的剪力墙简化为单墙柱和双墙柱模型后,分别作弹塑性静力分析,得出层剪力-层间位移曲线,确定和框架-剪力墙算例模型相对应的多质点系振动层模型侧移刚度,进行弹塑性地震响应时程分析,并与ANSYS软件直接计算得到的结果进行比较,得出如下结论：采用框架-剪力墙平面铰结体系进行抗震分析,剪力墙单墙柱和双墙柱模型具有一定的合理性和实用性,可作偏于安全设计,能为结构抗震初步设计提供参考．     

钢框架模型地震响应比较研究

采用质点系模型，利用时程分析法，分别使用以加速度和速度峰值为标准化的地震波，对两种层间侧移刚度分布不同的钢框架模型做了详细深入的分析和对比。结果表明，以地震波速度峰值作为度量评价地震波强度的方法，比以地震波加速度峰值作为度量评价地震波强度的方法更具有说服力；各层损伤情况与层问刚度相对值有很大关系，即刚度均匀的结构损伤主要集中在下部，而刚度相对不均匀的结构损伤与此不同。通过分析验证了“输入能量只与结构总质量和第一周期有关”的秋山宏见解。     

平面钢框架结构简化为双翼鱼刺型振动模型的研究

对于平面钢框架结构,应用非线性静力分析法,借助于增值系数λ,提出了新的结构振动模型--双翼鱼刺型振动模型.然后选取5个结构算例,利用4种方法确定结构刚度矩阵后,采用3组地震波加速度时程离散值进行了地震响应弹性时程分析,验证了其合理性.该模型由于考虑到梁刚度对结构整体刚度的影响,比质点系剪切型振动模型具有很多优越性,不仅在弹塑性范围内能够得到精度较高的结果,而且具有输入数据简单、计算简便的特点,可为结构抗震工程计算和设计提供简便而有效的一种解析手段.     

双翼鱼刺型振动模型基础研究

介绍了将平面框架结构简化为双翼鱼刺型振动模型的方法。为了证实该模型的有效性,分别利用反弯点法、D值法、双翼鱼刺型振动模型方法设定多质点系刚度矩阵,对算例结构进行地震响应时程分析;并利用杆系单元有限元的方法,自编电算程序,对算例结构进行地震响应时程分析。最后,对上面几种方法的结果进行比较。结果表明,利用双翼鱼刺型振动模型设定结构刚度矩阵K后计算得出的地震响应值和利用杆系单元有限元方法计算出的结果比较一致。     

双翼鱼刺型振动模型基础研究

介绍了将平面框架结构简化为双翼鱼刺型振动模型的方法。为了证实该模型的有效性，分别利用反弯点法、D值法、双翼鱼刺型振动模型方法设定多质点系刚度矩阵，对算例结构进行地震响应时程分析；并利用杆系单元有限元的方法，自编电算程序，对算例结构进行地震响应时程分析。最后，对上面几种方法的结果进行比较。结果表明，利用双翼鱼刺型振动模型设定结构刚度矩阵K后计算得出的地震响应值和利用杆系单元有限元方法计算出的结果比较一致。     

深水静压载荷作用下多层夹芯结构相似特性分析

为深入研究大尺度多层夹芯厚板结构静压形变特征,基于量纲分析方法,进行深水静压载荷作用下多层夹芯结构相似特性分析,建立了缩比模型和原始模型的位移及应力应变之间的相似特征关系。通过具体算例分析,提出了表层弯曲刚度对相似特征的影响规律系数,即影响因子,开展了影响因子随模型缩比率的变化规律研究,并给出了影响因子的具体求解步骤。最后通过有限元仿真,对比了几种不同的模型缩比方案,结果验证了本文提出的模型缩比方案的合理性和优势。     

钢支撑设计方法对多层框架抗震性能的影响研究

针对现行规范采用放大地震力的支撑设计方法可能导致框架柱屈曲,提出弱剪型支撑设计方法,采用弹塑性时程有限单元法,对不同支撑设计方法下两层三跨的支撑框架的抗震性能与地震响应进行分析,结果表明:强剪型支撑框架增大地震力,且柱先于支撑屈服发生无侧移失稳,导致结构水平位移快速增加;而弱剪型支撑框架发生有侧移变形。强剪型支撑架的层间剪力-位移时程响应曲线和支撑的应力应变响应曲线、柱子应力应变响应曲线几乎不封闭,表明结构即使具有耗能能力,也难以发挥作用。弱剪型支撑框架中,支撑较早发生屈服,然后支撑和框架发生侧移变形,支撑和梁柱的延性及耗能能力能充分发挥作用。建议在设计支撑架时,增加支撑屈服机构验算,保证支撑屈服后柱仍在弹性阶段工作。     

基于梁-弹簧模型的双级减震系统冲击响应特性

双级减震系统是国内外潜射装置抗冲减震的主要结构形式,明确结构参数对减震性能的影响规律,对工程设计和研究分析具有重要作用.采用3层梁-弹簧模型,从梁结构质量比、双级减震环节刚度比以及梁变形等角度出发,对减震系统中结构变形、结构质量以及减震环节刚度等因素对双级减震系统冲击响应的影响规律进行研究分析.研究结果表明:采用双级减震结构,能够获得有效的抗冲击性能;随着下层相对上层减震环节刚度比的增加,模拟弹体的上层梁最大过载响应减小,而模拟内外筒的中间层与下层梁间最大相对距离增加;随着中层梁相对其他2层的质量比增加,中层梁质量对系统响应的影响减小.     

船舶碰撞数值仿真的一种组合模型

根据船舶碰撞的运动滞后和局部损伤特性,采用附连水质量处理流体-结构耦合作用,用详细的有限元模型表达撞击船首和被撞船侧的直接涉撞区结构,而将非碰撞区的船体结构以具有相应质量分布和弯曲刚度的惯性等效模型来代表,并将之与碰撞区的局部模型适当地联接起来,形成一个组合模型用于碰撞仿真计算.该组合模型不仅建模工作量小,而且CPU时间也大大减少.算例表明,组合模型与流固耦合模型的分析结果具有良好的一致性,可以满足一般的工程精度要求.     

叉车侧移式链条调距叉升降架

为满足用户对叉车功能的要求,我们开发了一种能够同时进行叉移和侧移的装置——侧移移的装置——侧移式链条调距叉升降架,其结构组成见图1。图中,起升架3与调距叉体4通过叉架轴1连接,侧移油缸5两端分别固定在起升架3和调距叉体4上,     

基于可靠性的结构优化对绞吸船定位桩应用

移船倒桩系统的定位桩结构是大型绞吸挖泥船的重要结构,是绞吸挖泥船在海上作业的基础性定位设施。目前,国内外对移船倒桩结构系统的研究取得了一定的成果,但主要是静动力分析及安全评定方面。本文基于可靠性的结构优化设计研究,结合绞吸挖泥船的实际工作情况,建立了移船倒桩结构定位桩优化设计模型,确立了随机参数模型,以大型绞吸挖泥船移船倒桩结构为例进行了定位桩基于可靠性的优化设计。算例结果显示了基于可靠性的优化是合理且经济的。     

约束阻尼层对复合材料层合板声辐射的影响

层合阻尼板在刚强度比、减振降噪上具有显著的优势,但关于振动致声问题研究还不充分,相应的有限元分析方法不够准确高效。为此基于分层理论的连续壳单元和三维弹性理论的体单元建立一种混合有限元模型,结合声学无限元技术分析层合阻尼板的振声特性。采用连续壳单元离散约束面板及层合板,用体单元离散阻尼层,2种单元均为8节点三位移自由度,因此面板、阻尼层以及基板之间有很好的位移协调性。通过算例校验该方法的可行性。然后讨论了面板厚度、阻尼层厚度及位置、铺层角度对均方振速和辐射声功率的影响。结果表明采用的方法可以准确分析层合阻尼板的声辐射问题,计算得到的声辐射影响规律可以为该结构的低噪声设计提供有益参考。     

基于梁-弹簧模型的双级减震系统冲击响应特性

双级减震系统是国内外潜射装置抗冲减震的主要结构形式,明确结构参数对减震性能的影响规律,对工程设计和研究分析具有重要作用。采用3层梁-弹簧模型,从梁结构质量比、双级减震环节刚度比以及梁变形等角度出发,对减震系统中结构变形、结构质量以及减震环节刚度等因素对双级减震系统冲击响应的影响规律进行研究分析。研究结果表明:采用双级减震结构,能够获得有效的抗冲击性能;随着下层相对上层减震环节刚度比的增加,模拟弹体的上层梁最大过载响应减小,而模拟内外筒的中间层与下层梁间最大相对距离增加;随着中层梁相对其他2层的质量比增加,中层梁质量对系统响应的影响减小。     

海洋导管架平台抗冰振措施探讨

冰荷载对海洋结构物的威胁除了高荷载值外,更在于它显著的动力效应.冰激振动已引起多起灾难性的海工结构破坏事故.本文针对渤海海冰条件和结构条件,提出了一种简易的海洋平台抗冰振措施,即在平台导管架桩腿上设置弹性橡胶减振护层,用于改变冰载荷的动力特性.计算中将橡胶减振护层假设为附加在主体结构上的"弹簧-阻尼"子系统,子系统的刚度通过实体模型经ANSYS程序计算后得到.冰力曲线取概化后的锯齿状冰力时程曲线,以此冰力时程曲线用ANSYS程序对JZ20-2平台进行动力分析,得到设置橡胶减振护层前、后平台上层甲板不同的振动参数.经比较,得出设置橡胶减振护层后的减振效果,证明此法是一种简易、可行、经济的减振措施.     

考虑艉轴架结构刚度耦合的艉轴架强度计算

通过分析现行规范关于艉轴架强度的计算理论,发现该理论未考虑艉轴架结构刚度耦合作用。因此,针对艉轴架结构的受力特性,建立考虑艉轴架刚度耦合的艉轴架反力计算模型,推导出考虑艉轴架刚度耦合作用的内力计算公式,定义描述结构刚度耦合作用的“广义刚度比”参数,并将该公式与现行计算公式进行无量纲化对比。以某船艉轴架结构为例,对其分别采用有限元模型仿真、本文计算理论和现行不考虑艉轴架刚度耦合的计算理论等3种方法进行定量计算,并提出艉轴架扭转刚度的计算方法。结果表明:基于本文考虑耦合的内力计算理论的计算结果与有限元仿真结果符合良好,不考虑耦合的现行计算理论的计算结果与有限元仿真计算结果相差较大;现行不考虑耦合的内力计算理论使艉轴架截面内应力计算结果偏大,且随着“广义刚度比”的增大而严重,从而可能导致“艉轴架结构强度的过度设计”。     

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.     

空气弹簧联轴器刚度特性仿真

通过非线性有限元分析软件建立了空气弹簧联轴器模型,分别利用Rebar单元和Herrmann单元模拟帘线以及气胎胶囊,从而实现对刚度特性的计算。本文分析比较了影响空气弹簧径向刚度及轴向刚度的多种因素,包括结构形式(如气囊对数、气囊容积、气囊高度、气囊有效直径)、气囊帘线材质、帘线层数、帘线的角度、橡胶的材料特性以及气囊初始充气压力等。通过有限元仿真设计方法,对几种影响空气弹簧刚度特性的因素进行了优化,从而确定空气弹簧联轴器的参数。本文不但得到了各参数影响联轴器刚度的趋势,而且得到了各参数下联轴器的刚度值。     

利用MSC. Marc分析气囊结构参数对空气弹簧垂向特性的影响

利用非线性有限元软件Marc的加强筋模型和空腔结构模型,研究了带有增强帘线层的空气弹簧橡胶气囊的垂向刚度特性,通过对空气弹簧气囊的加载过程的模拟分析,得出气囊各结构参数对其垂向拉伸压缩特性的相关影响,为空气弹簧联轴器的设计研究提供了有效可行的手段.