弹性体基础变形下的岸桥车梁耦合振动

为了研究弹性体基础变形下的岸桥高速小车轮轨耦合振动的问题,岸桥面对大型集装箱船进行装卸作业,其结构高耸庞大,前大梁横跨于集装箱船上方,具有的大跨度梁结构特点,起重小车在岸桥大梁的弹性体轨道高速往复运行,小车车轮与岸桥的大梁轨道发生轮轨接触,从而使得小车结构与岸桥结构产生耦合振动。根据小车-岸桥轨道耦合的动力学理论,建立岸桥的小车-大梁轨道的数学模型,选择合适的数值积分方法进行模拟计算,从而获得了小车振动以及客观存在的大梁轨道变形对小车轮轨之间的影响。在试验研究基础上对仿真研究的成果进行验证,包括岸桥在装卸工作过程中的结构应变、加速度和变形等数据,将实验采集到的数据与数值模拟计算得到的数据进行对比验证,分析得到岸桥高速耦合振动的规律,给出提高小车速度的措施。本研究以岸桥大跨度弹性体悬臂梁为基础,建立了大跨度弹性基础梁的车梁耦合动力学模型,找出小车与轨道系统垂向动力参数,得到各参数对轮轨动力作用的影响规律。     

岸边集装箱起重机的脉动风荷载特性研究

岸桥在脉动风作用下容易产生振动导致动态滑移或倾覆,因此岸桥脉动风荷载的精细化研究极为必要。通过风洞测力试验对岸桥进行风荷载特性分析,得到结构的风荷载统计参数,对比了不同工况下岸桥的平均风荷载以及脉动风荷载,结果发现岸桥的最不利风向角出现在斜风向。同时根据试验的风力系数,拟合出风向角与风力系数的函数关系式,为岸桥结构的抗风设计提供参考。     

岸桥前大梁铰支座支承对其横向振动的影响

基于神经网络随机模拟技术，对脉动风荷载作用下岸桥前大梁有限元模型动力学时域分析表明，前大梁根部和销轴支座之间的间隙会增强前大梁的横向振动，并验证了脉动风荷载是引起横向振动的主要原因。提出了在前大梁铰支座处使用橡胶弹簧的弹性支承，以减小前大梁的横向振动。对比前大梁在无间隙、有间隙和橡胶弹簧支承下的动力学分析结果，当弹簧高度为20～30mm、硬度为40-60时，对减小前大梁振动的效果为佳，因大梁前端位移峰值较有间隙支承时下降了约10％，第3阶固有频率提高了17％左右。说明将前大梁铰支座支承改为弹性支承，对减小岸桥前大梁横向振动的效果十分明显。     

塔式起重机结构风致响应分析

采用Davenport风速功率谱,基于线性滤波法中的AR模型法模拟脉动风场的风速时程,并验证脉动风速功率谱与目标谱的一致性;运用ANSYS软件分别计算某型动臂式塔式起重机在静风载荷和脉动风载荷作用下的振动响应,并对两者的计算结果进行对比。计算结果表明,AR模型法模拟脉动风场准确有效;塔机结构在脉动风载荷作用下会有较大振动,不考虑风载荷的脉动效应将使计算结果偏于不安全;塔机起重臂第四节臂与第五节臂连接处容易出现应力最大值,在塔机设计过程中需注意。     

中塔对大跨度三塔连跨悬索桥抖振性能的影响

为探讨中塔对大跨度三塔连跨悬索桥抖振性能的影响,以世界第一大跨度三塔连跨悬索桥——泰州大桥为研究对象,通过基于有限元的结构非线性时域分析,研究了中塔型式和中塔纵向刚度对大跨度三塔连跨悬索桥风致抖振响应的影响。实测模态参数与计算模态参数的对比验证了所建立有限元模型的准确性。研究结果表明:相比人型中塔,A型中塔可显著降低主梁扭转抖振位移并削弱竖向与横向位移响应;主梁侧向抖振位移几乎不受中塔纵向刚度的影响,增加中塔纵向刚度可以一定程度上抑制主梁竖向及扭转抖振位移响应;中塔纵向刚度变化对边塔平动抖振位移影响微弱,在一定范围内增加中塔纵向刚度可以显著降低中塔顺桥向平动和扭转抖振位移,同时在略微增加边塔扭转抖振位移的前提下可以一定程度上抑制中塔横桥向平动抖振位移。     

垂直冲击减振器的实验研究

对固定在悬臂梁上的垂直冲击减振器进行了实验研究,用单自由度法识别悬臂梁的一阶模态参数,比较当激振力改变时加与不加冲击减振器时梁的位移振动幅值对比结果。     

岸边集装箱起重机抗震计算分析

应用有限元软件ANSYS建立了岸边集装箱起重机（以下简称岸桥）三维计算模型,基于模态分析结果,以计及码头放大作用的设计反应谱作为输入,利用反应谱法对岸桥进行了抗震计算。计算结果表明,耦合模态的作用使纵向地震作用引起一定的垂向位移响应;在运行小车处于前大梁端部且吊有集装箱工况下,横向地震作用时,由于在岸桥响应中起主要作用的第7阶模态对应的固有频率接近横向地震反应谱峰值对应的频率,岸桥应力响应较大;但是,总的来讲岸桥在各向地震作用下的应力响应不是很大。     

考虑风轮和塔架动力耦合的大型风力机流固耦合动态响应分析

通过风剪切和脉动风谱程序建立了模拟工况的风场,以某大型风力机实体模型作为研究对象,运用有限元软件ANSYS数值模拟了流固耦合作用下风力机结构动态响应。结果表明:与脉动风相比,风剪切对叶片的最大位移和应力影响更显著;叶轮与塔架耦合作用会显著增大叶片最大位移和应力响应值;考虑耦合作用后叶片最大应力由相对翼展0.5处移动到0.7处。该研究结果可为风力机的优化设计提供技术参考。     

变量飞轮脉动激振液压振动系统的建模与仿真

提出了一种变量飞轮辅助液压激振方案,即采用变量飞轮-液压马达-液桥辅振回路与液压激振主回路动力耦合,利用飞轮转动惯量变化和液桥的整流作用使飞轮脉动旋转,进而在飞轮和振体之间形成动量循环,强化振动。构建了系统数学模型并进行了仿真和动量循环能效分析。理论分析和MATLAB仿真表明,变量飞轮激振效果与系统频率特性和飞轮动力学特性有关,合理选择回路力学参数和控制方式可获得明显的激振与节能效果。     

大型碟式光热太阳能聚光器风致振动响应分析

以25 kW碟式光热太阳能发电系统聚光器为对象,建立其有限元模型,基于谐波叠加理论编制Matlab程序得到的脉动风载荷时程开展聚光器风振响应研究。得到了聚光器不同工况下关键节点的统计特征和位移风振系数,给出了部分节点的响应时程数据且对位移时程进行了功率谱分析。结果表明:聚光器在极限风载荷的作用下以强迫振动为主,且在基频处有轻微的共振;聚光器最不利的工况为90°-60°,安全避风工况为-90°-90°,最不利工况下各关键节点的整体位移风振系数为2.4;聚光器结构在极限风载荷作用下处于弹性变形阶段,但曲面固镜壳振动强烈,对于反射镜面的安全性有待于进一步的研究。     

风载荷下的起重机主梁有限元分析

针对目前户外起重机受外界风载荷条件的影响,首先,对风载荷进行了分类,并对主梁进行了合理的简化,研究了平均风载荷作用下主梁刚度和强度的影响。在分析起重机主梁静态受力的基础上,计算出了模型在八级大风下风载荷的大小,运用有限元软件对桥式起重机的主梁进行了有风载荷状态和无风载荷状态下的静态应力分析计算。通过对比分析,研究结果表明,风载荷对起重机的垂直静挠度和最大应力影响较小,而对起重机主梁水平方向的位移有一定的影响,这对起重机的防风制动装置有一定的参考价值,在起重机研究中为建立更接近实际的模型提供了参考依据,也为主梁的进一步优化以及轻量化设计提供了参考模型。     

飞机舱门地面风载响应特性研究

为了保证舱门机构具有高的静态结构刚度、优良的动态结构性能，研究了自然界中脉动风的风谱及其数值模拟方式，介绍了采用风速功率谱密度方法进行随机风载分析的过程，建立了一个舱门打开状态的完整计算模型，分析了舱门在静态风载和动态风载下的位移响应。结果表明动态风载响应约为静态风载响应的４０．８％，研究结果为该型飞机舱门的设计提供了一定的理论依据。     

基于模拟脉动风场的铁路接触网风振响应分析

研究了铁路接触网系统在风载下的动态响应特性.首先,采用ANSYS软件建立了腕臂结构的有限元模型,根据找形理论确定了悬挂系统初始形态.其次,采用谐波合成法模拟了运行现场的脉动风场,并对系统在风载荷作用下的动态响应进行了分析.通过与现场实测数据的对比,分析了接触网系统的风致振动响应特点.     

风对大型港口机械的脉动效应研究

大型港口机械工作于码头前沿或近岸海域,风的影响不容忽视.传统港口机械的设计过程中风载按静载处理,忽略了风的脉动效应.因此在有限元建模的基础上,结合根据Shinozuka方法模拟的脉动风载荷,预测大型港口机械在工作状态和非工作状态的动态响应,并与传统将风载处理成静载的方法进行对比.研究结果表明:工作状态下,风的脉动效应对结构最大应力的幅值影响不大,其主要影响体现在最大应力点的空间分布,对最大应力数值影响不大,对支座反力的影响亦不明显;非工作状态下,风的脉动效应将引起支反力的大幅波动,此时平均值已不能充分衡量结构的安全性,必须同时关注其标准差与时间历程.     

典型窄基输电塔风致响应气弹模型风洞试验

首先,采用离散刚度法,设计制作了典型窄基输电塔气动弹性模型;然后,通过大气边界层风洞试验,对窄基输电塔不同高度及风向下的位移、加速度响应特性进行了测试分析;最后,基于风洞试验结果计算了窄基输电塔风振系数并与规范结果进行了比较。结果表明,窄基输电塔位移均值响应主要为顺风向;顺、横风向脉动位移、加速度响应值都较大,随风向变化不明显,呈上下波动趋势;高度变化对脉动位移和加速度的响应影响略有不同。此外,根据中国荷载规范给出的输电塔横担处的风振系数值大于本次试验结果。     

Aerodynamic response analysis of wind turbines

Wind energy has received increasing attention in the same way as energy crisis and environmental deterioration. The aerodynamic response of wind turbines is the major problem in wind turbine design. Blade element momentum theory was used to study the aerodynamic thrusts of the blades on the tower. Iterative solutions were used to calculate the axial flow induction factor for each cross-section of the blades. The harmonic superposition method was used to simulate the fluctuating wind velocity time histories. The wind shear equation was used to calculate the mean wind velocities at different heights. Finally, the finite element method model was used to study the aerodynamic response of wind turbines under random wind loads. Results show that the top displacement of tower is increased accordingly by increasing the rotational speed of the blades. Hence, this should be considered in wind turbine design.     

模拟塔式起重机静刚度特性的精确性研究

对梁单元BEAM188模拟计算分析精确性进行研究,运用有限元分析软件ANSYS建立两种某型号自升式塔式起重机整机结构有限元模型,并对这两种模型所用的单元做理论上的对比,在此基础上进行了多工况静刚性有限元分析,再结合静刚性对比分析结果,证明了梁单元BEAM188模拟计算分析的精确性。     

基于Ansys的船用甲板起重机结构风振响应研究

以工程中风载荷研究所通用的Davenport谱为基础,以有限元分析软件Ansys为操作平台,对船用甲板起重机金属结构风载荷作用下的动态响应进行仿真研究,并对整机结构的风振系数做数值计算,为工程中风载荷效应的研究提供理论参考.     

复合屋面板钢构体系风振特性试验

针对轻型屋面结构的抗风敏感性问题,采用风洞测振试验研究复合屋面板钢构体系的风振特性。在低湍流度均匀流场中,对某复合屋面板钢构体系在两种典型风攻角、4种典型风偏角和9个不同风速下的屋面板中间两个测点的风致位移响应进行测试,对动态位移时程、位移统计结果、位移响应谱和位移风振系数进行了分析。研究结果表明,在低湍流度均匀流场中,屋面板钢构体系的平均位移和均方根位移随风速增加而增大,风攻角和风偏角对屋面风振响应影响很大,最不利风向角下的位移风振系数为1.1～1.4。特征紊流是导致不同风攻角及风偏角屋面板位移均方根响应差异的主要因素,在设计中应重点关注屋面周边局部区域。