基于Matlab的古塔变形分析

根据某古塔的4次测量坐标数据,应用Matlab对数据分析,由投影曲线和空间曲线图形给出古塔的变形情况和变形趋势,为古塔维护提供技术支持。     

古塔变形数据分析

以距今已有上千年历史开封铁塔为例,结合四年关于古塔的每层八个点的监测数据,用平面拟合的方法确定每年每层的中心点坐标,进而给出了计算古塔的倾斜、弯曲、扭曲的变形程度的方法。对比四年变形数据,得出逐年的变形趋势。     

震损砌体古塔围箍加固后的滞回特性分析

震损后的古塔结构整体性差,再次受到地震作用后易发生严重破坏甚至倒塌,采用刚性围箍对古塔砌体进行约束增强,可改善古塔砌体的受力性能。为研究受损古塔砌体采用围箍约束后的抗震性能,设计制作了3个古塔子结构模型试件进行拟静力试验,观察了未损试件及其采用角钢围箍约束后的破坏现象,测试了约束后试件的荷载-位移曲线;建立数值模型,计算了模型试件的应力、应变及变形,通过与试验结果对比,分析了约束后古塔砌体的破坏模式,承载力、刚度及延性较震损前的变化关系等。结果表明,刚性围箍装置可有效限制塔体试件在水平荷载作用下的变形和斜裂缝的扩展,提高古塔结构抵抗地震作用的能力,延缓结构刚度退化,骨架曲线的数值计算结果与试验结果一致,角钢围箍与塔体结构的协同工作性能匹配较好,加固效果显著。研究结果可为砖石古塔抗震加固提供参考。     

古塔的变形研究

利用空间解析几何知识对2013年全国大学生数学建模竞赛的C题——古塔的变形问题中涉及的古塔倾斜,弯曲以及扭曲等3个量进行定量分析,并简述了其求解方法的优劣。该模型简单适用、可靠有效,对古建筑物的变形趋势研究以及制定相应的保护措施有一定的意义。     

古塔倾斜监测系统的开发与模型验证

古塔倾斜变形检测存在着成本较高、全面性不足和长期监测难度较大等问题,导致了古塔加固保护缺乏立项依据,古塔倾斜监测系统的开发与模型验证是促进古塔加固保护立项的基础和依据。文章以宝严寺塔为主要研究对象,基于数字图像识别技术,围绕古塔倾斜监测的关键问题,推导了倾斜检测的数学计算模型,编制了塔轮廓数字图像识别程序,开发了一套古塔监测软硬件系统,并进行了模型试验。结果表明:古塔倾斜监测系统对于塔类倾斜的检测准确度99.5%,与传统全站仪测试方法的检测结果差值为0.14°;技术经济评价显示所提出的系统能够减少成本85%,且随着监测周期和频率的提高,成本低的优势将更加明显。     

古塔变形数据分析

本文对古塔先后于1986年7月、1996年8月、2009年3月和2011年3月的4次观测数据进行分析,通过倾斜、弯曲、扭曲等方面进行变形定量描述,以制定必要的保护措施。     

"成孔-软化"法在砖石古塔纠偏工程中的应用与数值分析

结合湿陷性黄土地区地基特点,对陕西省眉县净光寺唐塔纠偏工程中采用的"成孔-软化"法进行了有限元模拟.以地基土参数的改变来模拟注水对地基变形的影响,分析了古塔纠偏过程中地基、结构的受力及变形特点,同时将计算纠偏效果与实测纠偏效果进行对比分析,依据计算结果提出了纠偏施工中的相关建议.结果表明:采取相应的加固措施,"成孔-软化"纠偏方法可确保纠偏过程中古塔结构的安全性以及纠偏实施效果,为湿陷性黄土地区一种行之有效的纠偏方法.     

山西稷王山砖塔地震动力响应及损伤分析

采用数值分析方法对山西稷王山古塔在不同地震作用下的破坏形态及损伤进行计算分析,为古塔的抗震加固提供依据,采用塑性损伤本构计算模型描述地震作用下砌体结构的损伤失效,给出古塔在不同调幅系数地震波作用下的位移形态,获得层间位移、加速度放大系数等地震响应数值,讨论了地震引起的损伤分布规律.结果 表明,稷王山古塔整体刚度分布均匀...     

泉州古塔的类型与建筑特色研究

泉州是一个移民城市,其古塔的建筑风格,既深深烙下中原文化影响的痕迹,又凸现了比较鲜明、典型的地域特色。泉州古塔类型较多,基本上是由佛塔演变而来,建筑工艺始终受到地域文化、地理气候以及当时科学技术等条件的影响和制约。因此,研究泉州古塔的意义,不仅在于建筑学层面,同时也是探索和了解东方文明和中西文化日渐融汇的重要媒介。     

陶瓷流延异形件烧结变形的定量图像分析

利用图像定量分析法对陶瓷流延异形件烧结变形规律进行分析。结果表明,流延坯体在流延方向和垂直于流延方向上出现两个明显不同的收缩率而导致异形件烧结变形,且内外孔轮廓从圆形变为椭圆形,但其相对中心位置保持不变。     

南宁白沙斜拉索大桥运营期变形监测与分析

在南宁市白沙斜拉索大桥两端共布设了6个平控点和4个高程控制点,对大桥在空载、静载试验和正常使用状态下进行了变形监测,监测内容包括：塔顶平面位移、塔身倾斜、墩柱和桥面沉降观测、主梁挠度等。监测成果表明：白沙大桥在各种荷载状况下变形值均符合规范和设计文件规定的允许值,桥梁结构稳定,处于弹性变形阶段,符合安全运营要求。     

Multi-Objective Structural Optimization of Wind Turbine Tower Using Nondominated Sorting Genetic Algorithm

A multi-objective optimization process for wind turbine steel towers is described in present work. The objective functions are tower top deformation and mass. The tower''s height, radius and thickness are considered as design variables. The mathematical relationships between objective functions and variables were predicted by adopting a response surface methodology (RSM). Furthermore, the multi-objective non-dominated sorting genetic algorithm-II (NSGA-II) is adopted to optimize the tower structure to achieve accurate results with the minimum top deformation and total mass. A case study on a 2MW wind turbine tower optimization is given, which computes the desired tower structure parameters. The results are compared with the original tower: a reduction of tower top deformation reduction by about 16.5% and a reduction of a mass by about 1.5% could be achieved for such an optimization process.     

石脑油分离塔塔体失稳凹陷原因分析

为了分析石脑油分离塔塔体凹陷失稳的原因,采用ANSYS建立塔体和挡板的有限元模型．从ANSYS的计算结果可以看出,在塔体和挡板的接触处应力最大,且变形最大处位于挡板中间．塔体失稳凹陷的原因是挡板承受石脑油液柱静压,产生大变形,而挡板的变形牵引塔体产生向内部凹陷的作用力,导致塔体塑性屈服后持续受拉失稳．实际应用中应适当提高挡板的刚度或者在塔体外安装加强圈,避免因挡板变形过大而造成塔体凹陷失稳．     

减小三角形塔架风载扭振的设计方法

三角形塔架具有风阻小、自重轻、节省材料等优点,但其截面相对大多数风向不对称,因此当风向变化剧烈时,在结构上有垂直扭矩产生,使结构发生扭转变形与振动.分析了垂直扭矩的构成,认为是各杆件风载力对塔架垂轴力矩的迭加,按此分解得到各杆件力矩表达式并计算了它们在结构总垂直扭矩中的比率.结果表明,一般情况下塔柱力矩很小而横杆力矩很大.因此提出减小三角形塔架垂直扭振的设计措施应为,采用大直径塔柱与小直径腹杆匹配;增大塔节长度减少腹杆数目;在塔柱可视为连续且横向刚度足够时,可采用无维系横杆设计.     

减小三角形塔架风载扭振的设计方法

三角形塔架具有风阻小、自重轻、节省材料等优点,但其截面相对大多数风向不对称,因此当风向变化剧烈时,在结构上有垂直扭矩产生,使结构发生扭转变形与振动。分析了垂直扭矩的构成的认为是各杆件风载力对塔架垂轴力矩的迭加,按此分解得到各杆件力矩表达式关并计算了它们在结构总垂直扭矩中的比率。结果表明,一般情况下塔柱力矩很小而横杆力矩很大。因此提出减小三解形塔架垂直扭振的设计措施应为,采用大直径塔柱与小直径腹杆匹配;增大塔节长度减少腹杆数目;在塔柱可视为连续且横向刚度足够时,可采用无维系横杆设计。     

塔式起重机柔性臂回转制动过程动力分析

基于塔式起重机回转制动工况的实际模型,抛弃吊臂为刚体且作匀减速运动这一假设,在柔性塔身和吊臂的相对转动之间施加一阻力矩,视吊臂为柔性体,并考虑塔身的弹性变形,将塔机等效为平面柔性多体系统,考虑吊臂大运动和变形之间的耦合,建立了塔机回转制动工况的动力学分析模型,并以某实际塔机为例证明了本模型的正确性。吊臂在作减速运动的同时还和塔身一起发生振动。     

斜拉跨越结构的优化分析

考虑斜拉索直径、塔架高度和斜拉索与塔架连接间距三方面因素,利用有限元法对斜拉跨越的结构形式进行优化分析。结果表明,斜拉索的尺寸变化对结构的强度影响不大,而对结构的变形影响很大,其中斜拉索的直径以从管架桥中间到两边逐渐减小的分布形式最好。塔架高度变化对结构的变形影响不大,而对结构的强度影响很大,塔架高度为46m时结构的强度更好。斜拉索与塔架的连接间距变化对结构的变形影响很小,而对结构强度影响很大,当间距为7.5×10-2 m时结构的强度更好。     

地震波传播方向对风力机动力响应的影响

为了研究风力机遭遇地震时地震波传播方向对动力学响应和机组性能的影响,基于Wolf土-构耦合模型和多体系统动力学理论建立了5 MW风力机的动力学分析模型.通过编制程序实现了风力机地震波、气动载荷与结构弹性变形相互耦合响应的数值仿真.结果表明,正向地震主要影响叶片挥舞方向振动变形和塔基的俯仰力矩,而侧向地震主要影响叶片摆振方向振动变形和塔基的横摇力矩,地震作用下叶根力矩最大值增幅可达66. 67%,塔基力矩最大值增幅可达98. 23%.     

降雨作用下裂缝对杆塔基础滑坡影响的物理模型试验

随着全国联网工程的实施,杆塔不可避免地建设在陡坡、山脊、滑坡等地质灾害易发区域,在降雨的影响下,滑坡的变形甚至失稳会直接影响杆塔的安全,从而对电力系统和社会经济的发展造成巨大的影响。本文以燕子滑坡及杆塔基础为研究对象,基于物理模型试验,研究了极端降雨作用下不同相对位置杆塔基础滑坡有裂缝时的失稳过程。首先,设计了杆塔基础滑坡的物理模型试验方案,其次,分析了降雨过程中杆塔基础滑坡的宏观现象以及滑坡体和杆塔基础变形和力学特征的变化过程,最后,总结了降雨作用下杆塔基础滑坡成灾模式的分析流程。结果表明,降雨作用下,预制裂缝为雨水提供了优势渗流通道,使得预制裂缝深度、宽度逐渐扩大,并向滑坡右端逐渐延伸并贯通,导致右端坡脚局部发生失稳而形成多级局部牵引滑动破坏;滑坡上的杆塔基础和滑坡外的上部杆塔都随着滑坡一起向下滑移并发生向后倾倒,后者发生的时间晚于前者,但滑坡外的底部杆塔基础在整个过程中没有发生破坏。此外,降雨作用下燕子杆塔基础滑坡有裂缝时应以局部滑坡的变形和稳定性来分析杆塔基础的成灾模式。本文的研究成果可为杆塔基础滑坡实际工程提供一个直观上的认识和技术上的支撑。     

多塔悬索桥变形特性

为了探究多塔悬索桥初步设计阶段参数取值,将主缆等效为具有一定刚度的弹簧,建立多塔悬索桥静力力学分析模型;基于加载跨与非加载跨主缆水平力平衡以及塔顶位移、主缆伸长与主缆垂度变化的关系,推导了塔、缆变形解析公式,通过建立的有限元模型进行验证;分析了主要设计参数对结构变形的影响.结果表明:提出的公式可用于初步设计阶段多塔悬索桥的结构变形估算;桥塔刚度及恒活载比值对结构变形影响显著,通过增大桥塔刚度或恒活载比值均可有效减小结构变形;垂跨比对结构变形的影响与桥塔刚度有关,桥塔刚度较小时宜采用较小垂跨比,桥塔刚度较大时,宜采用较大主缆垂跨比;结构变形随跨径的增大迅速减小,当跨径增大到2 000 m时,变形不再控制多跨悬索桥设计;主跨跨数超过3跨时,继续增加主跨跨数对结构变形影响较小.