波形腹板钢箱‑混凝土组合梁桥的自振特性分析

为了获得波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥振动频率的简化计算方法,首先,在综合考虑箱梁的剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形效应的基础上,运用势能驻值原理推导出波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的单元刚度矩阵;其次,根据所推导的单元刚度矩阵和单元质量矩阵,采用Matlab软件编写波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥振动频率计算的求解程序;最后,对振动频率求解程序的收敛速度和计算效率进行了分析。研究结果表明:振动频率求解程序所得的频率值与ANSYS空间有限元值和实测值吻合良好;采用振动频率求解程序计算频率时只需较少的单元数量,即可达到较高的计算精度;大大缩短了振动频率求解的计算时间,提高了计算效率,避免了ANSYS空间有限元模型建立和求解的复杂性,为工程中该类桥型自振特性分析提供了一种简便方法。     

波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的动力特性分析

为计算波形腹板钢箱?混凝土组合梁桥的弯曲自振频率,以兰州景中高速机场连接线的某座装配式波形腹板钢箱?混凝土组合梁桥为工程背景,采用有限元数值模拟和现场试验的方法对其动力性能进行了研究。首先,运用ANSYS软件建立了波形腹板钢箱?混凝土组合梁桥的有限元模型,模型的正确性得到了现场试验的验证;其次,分析了该桥在不同参数影响下自振频率和振型的变化规律。结果表明：使用本研究建模方法建立的有限元模型可以精确地模拟实际桥梁结构;相较于K型和方钢型横联,工字钢型横联可以更好地提高桥梁的整体刚度;横隔板间距在规范要求的范围内对桥梁自振频率的影响较小;波形钢腹板的厚度对桥梁扭转自振频率影响较大,其次是弯曲自振频率;弯曲自振频率拟合公式计算值与ANSYS计算值的差值在0.23%~1.89%不等,精度较高。研究结果可为该型桥动力特性分析提供参考依据。     

波形钢腹板连续箱梁桥振动频率的参数分析

为准确计算和分析波形钢腹板连续箱梁桥的弯曲振动频率,首先,运用能量变分原理和Hamilton原理,推导出波形钢腹板简支箱梁桥弯曲振动频率的计算公式;然后,在简支箱梁桥频率计算公式的基础上,根据连续梁自由振动的三弯矩方程,得到任意等跨等截面波形钢腹板连续箱梁桥弯曲振动频率的计算公式,该公式的正确性得到已建实桥频率实测值和Ansys三维有限元计算值的验证;最后,对波形钢腹板连续箱梁桥弯曲振动频率的影响参数进行了分析。研究结果表明,波形钢腹板剪切效应对波形钢腹板连续箱梁桥弯曲振动频率的影响较大,而其余参数对该桥型弯曲振动频率的影响较小,在实际工程中为了计算的简便性,可以忽略这些因素的影响。研究结论可为同类型桥梁的设计提供参考。     

波形钢腹板PC简支箱梁桥的扭转振动频率分析

为精确计算波形钢腹板预应力混凝土(prestressed concrete,简称PC)简支箱梁桥的扭转振动频率,在考虑箱梁自由扭转扭矩与约束扭转扭矩的基础上,运用D′Alembert原理推导了波形钢腹板PC箱梁桥的扭转振动频率方程,给出了与该桥型扭转振动频率求解相关的极惯性矩、扭转常数及扇形惯性矩的计算方法,并根据简支梁的边界条件求得了该桥型扭转振动频率的计算公式。制作了波形钢腹板PC简支试验梁,对其进行了动力特性测试获得自振频率和振型,在建立试验梁的ANSYS有限元模型时提出波形钢腹板与混凝土翼板实现刚性连接的方法,结合试验梁的实测值和有限元计算值验证了波形钢腹板PC简支箱梁桥扭转振动频率计算公式的正确性。分析了自由扭转扭矩和约束扭转扭矩单独作用时对波形钢腹板PC简支箱梁桥扭转振动频率的影响,研究表明,约束扭转扭矩对其扭转振动频率的影响较大,而自由扭转扭矩对其扭转振动频率的影响很小。     

集装箱起重机箱形薄壁梁的剪力滞效应

针对岸边集装箱起重机中的单轴对称箱梁,对薄壁箱梁的剪力滞效应进行了探讨,并考虑载荷在横向作用位置对剪力滞效应的影响,合理构造纵向位移函数,应用能量变分法推导出控制微分方程和边界条件,获得闭合解,为工程应用提供了可参考的理论依据.经有限元验证,结果吻合良好.     

节段预制波形钢腹板组合梁桥吊装期力学性能研究

为探明节段预制波形钢腹板组合梁桥吊装期力学性能,以南京长江五桥为例,利用ABAQUS建立精细化实体有限元模型,分析吊点数量、位置及临时横撑,对波形钢腹板节段梁吊装期受力性能的影响。结果表明：为满足结构线形和应力要求,波形钢腹板节段梁吊装宜采用4吊点布置;波形钢腹板节段梁吊装过程中,混凝土桥面板相对变形较大,应在混凝土顶底板之间设置临时刚性骨架支撑,防止吊装过程中因箱梁变形过大而增加节段拼装难度。     

弯曲振动圆盘振动特性试验研究

对超声振动系统中弯曲振动圆盘的振动特性进行了试验研究,结果表明,减小圆盘厚度,谐振频率减小;减小圆盘直径,谐振频率增大。在振动系统设计中,将变幅杆与弯曲振动圆盘设计成一体,克服了原来由于螺纹连接所造成的缺陷。通过试验得知,弯曲振动圆盘是以弯曲振动为主,存在一定反射波的干扰,并且圆盘具有增幅特性,圆盘的最大振幅约为18μm。所获得的结论对振动系统结构设计以及在超声深孔珩磨中的应用有一定的参考价值。     

模拟水锤激励下的电动闸阀振动特性分析

电动闸阀是反应堆冷却剂系统的关键设备之一,是浮动式核电站反应堆冷却剂压力边界的关键组成部分,保证压力边界的完整性,在其启闭的过程中往往会产生水锤效应,轻则引起管道的强烈振动,重则拉裂管道弯头焊接口,破坏闸阀结构,丧失闸阀基本功能。本文以某型水上浮动式核电站电动闸阀为研究对象,通过有限元分析软件建立了闸阀的动力学分析模型,通过等效激励的方式模拟了水锤作用效果,探究了在水锤激励作用下闸阀的振动特性,并基于分析结论给出了工程建议,为水锤效应分析及闸阀设计提供了参考。     

具有初始弯曲的多轮盘转子系统振动特性的研究

针对具有初始弯曲故障的转子系统振动影响,建立了具有初始弯曲的多轮盘转子系统第一跨转子模型及动力学方程,仿真分析了不同初始弯曲量、偏心距及阻尼比对转子系统振动的影响,对具有初始弯曲的多轮盘转子系统振动特性进行研究。结果表明:转子系统振动响应随着初始弯曲量的增大而增大;随着偏心距、阻尼比的增大而减小。搭建了具有初始弯曲的三跨双盘转子系统试验台,获得了具有初始弯曲故障的转子位移信号,通过仿真与试验对比分析,验证了方程的有效性及仿真结果的正确性。     

热超声引线键合换能系统振动特性仿真研究

在建立热超声引线键合换能系统各子部分运动方程的基础上，利用有限元方法建立空载情况下换能系统的振动特性仿真模型，并采用正弦扫频方法验证仿真模型。结果表明：换能系统以第2阶变幅杆轴向振动与劈刀径向振动的模态作为其工作状态下的主振型；换能系统工作频率附近包含多种振动模态，键合过程极易被激发而表现出多模态性，由此会消耗部分超声能量且对芯片键合界面造成负面影响，这些振动模态必须得到抑制；仿真计算与试验结果相吻合，其中工作频率的相对误差只有1．2％。     

弯曲振动车削刀尖位置对于熨压特性的影响

分析弯曲振动车削过程中刀具以及工件的运动特性,建立刀具与工件的几何运动轨迹模型。理论上分析不同刀尖位置对于切削后材料的熨压效果以及刀具磨损情况。提出工件运动速度与刀具振动速度共线为临界位置的概念,当刀具低于临界位置时,刀具往回运动时不会接触切削表面不存在熨压效应,并且存在一个临界后角,当刀具后角小于临界后角时,将会发生后刀面干涉。当刀具高于临界位置时,刀具往回运动时后刀面对已切削材料表面具有冲击挤压作用存在一定的熨压效应,同时刀尖受到冲击挤压容易崩刃。通过刀尖上偏于临界位置的运动轨迹图发现,较小的后角可以有效地提高刀尖的强度,避免崩刃。通过实验,针对淬硬材料分析刀尖位置对于车削后的表面形貌以及刀具磨损情况,证明了刀尖位置对于表面形貌,熨压特性以及刀具磨损的影响。     

基于各向正交异性薄板模型的钢丝绳芯输送带弯曲振动特性分析

基于各向正交异性薄板的小挠度理论,首先建立了钢丝绳芯橡胶输送带上下分支横向自由振动模型,采用经典解法建立了下分支输送带SFSF边界模型、上分支槽型输送带底部SCSC、侧帮SFSC边界模型的解析解,其次采用胡拜尔(Huber)近似推导公式计算了钢丝绳芯输送带的主刚度,最后采用数值分析法对输送机的上、下分支输送带的前6阶固有频率、振型,以及固有频率随张力的变化规律进行了分析。结果表明:上、下分支输送带的固有频率随着带张力的增加而增加,且张力对下分支输送带的频率影响最大,对上分支输送带底边的固有频率影响较小,研究结果为输送带的弯曲振动响应及避免共振设计提供了依据。     

空间双激振器同轴反向回转振动系统自同步特性研究

为了解决平面振动自同步模型无法适配复杂工况的问题,对双机驱动的同轴线反向回转振动系统的自同步特性进行了分析和研究。首先,分析了系统的受力情况,搭建了该系统的运动学模型,并应用Lagrange方程得出了系统的运动微分方程,利用平均法处理了电机转子的转速及相位,进一步计算得到了其稳态响应;然后,利用Hamilton原理分析了振动系统的稳态方程,经计算推导出了转子实现同步和稳定的两大条件;讨论了系统主要的结构参数和工作参数变化对系统同步性和稳定性的影响;最后,根据计算得出的数据,利用MATLAB搭建了力学模型,并借助Simulink对模型进行了仿真,验证了振动系统实现自同步的稳定性与可行性。研究结果表明：两电机在稳定工况下可以保持在同一转速,相对相位差不发生变化,稳定在2 rad左右;同时,当对系统内一台电机进行断电重连的操作时,该电机仍可以在25 s内达到正常工作电机的转速,两电机转子相位差依旧维持在2.5 rad附近,垂直振动轨迹只发生±0.04 m的偏移。该研究填补了空间振动系统缺少反向回转模型同步理论的情况,可以为类似振动同步研究打下基础。     

自升式海洋平台振动特性分析的研究综述和展望

针对目前自升式海洋平台需要向深水发展的特点,展示了海洋平台振动分析的必要性和回顾了当前振动特性分析的方法,主要包括3个部分.频域方法：分析了平台的自振特性、单自由度分析方法、线性载荷和非线性载荷;时域方法：主要对线性、非线性情形以及多种工况进行了分析;试验研究技术：着重于平台振动特性的测量方法和不同海床条件下的试验分析.通过讨论,得出了目前海洋平台动态特性分析和试验方法尚未完善的结论,同时指出了今后的潜在研究方向.     

惯性质量对馈能悬挂幅频及振动特性的影响

以某型轮式车辆为对象,为回收悬挂振动能量,设计了齿轮齿条式电磁作动器(Electric Actuator,EA),并建立相应的1/4车悬挂动力学模型。利用结构振动分析方法,推导了考虑惯性质量的悬挂性能指标传递特性计算公式。通过改变惯性质量大小,分析其对悬挂幅频特性的影响。基于三角冲击激励及随机激励,分析惯性力对悬挂振动特性的影响。结果表明:惯性质量的引入会使车身及车轮共振点提前,两共振点以前频段内处于恶化状态,且在高频段恶化更明显,而在两共振点后的频段内对悬挂性能有一定改善作用;三角冲击及随机激励下,惯性质量会引起振动特性曲线的振荡,相位存在滞后,且随时间累加,恶化悬挂性能。     

气弹耦合作用下旋转对海上风力机叶片振动特性的影响

针对大型风力机叶片,采用UG软件完成了叶片的实体建模,利用ANSYS开展了气弹耦合作用下旋转叶片振动特性的模拟和分析。结果表明:旋转不但显著增加了叶片位移和应力响应峰值,而且加剧了响应曲线的波动,旋转效应的贡献先减小后增大且随来流风速的增加呈现相同的变化;随着转速或来流风速的增加,叶片最大位移及其增幅沿翼展方向均呈非线性增长趋势,叶片根部和中部应力峰值的增幅均较为明显。结果可为风力机叶片优化设计提供技术参考。     

非线性压电振动能量采集器与非线性接口转换 电路的耦合动力学特性研究

压电振动能量采集器是实现低功耗电子产品无线自供电的核心部件,其与非线性接口转换电路的耦合机理是提升无线 自供电系统输出性能的关键理论。 以非线性三稳态压电振动能量采集器及其 4 种非线性接口转换电路为对象,建立动力学模 型,利用谐波平衡方法求解不同接口电路下系统耦合动态响应的稳态解;仿真分析了系统参数对接口电路输出特性的影响。 研 究结果表明,当机电耦合系数较小时,串联同步电感开并接口电路(S-SSHI)适合于频率小于 7 Hz、负载电阻小于 7. 4×10 6 Ω 的 场合,而并联同步电感开关接口电路( P-SSHI) 则相反;当机电耦合系数较大时,直流电( DC) 电路具有优势,功率达到 4. 5×10 -3 mW;交流电(AC)电路和 DC 电路具有较宽的机电耦合系数范围,而 P-SSHI 电路和 S-SSHI 电路却较窄但输出功率高, 最大输出功率可达到 19. 0×10 -3 和 14. 3×10 -3 mW。 实验验证了仿真结果的正确性。     

基于长周期光纤光栅微弯特性的智能结构振动监测

首先研究了长周期光纤光栅的微弯特性,结果表明,其固定波长处的光功率与LPFG的弯曲度成线性,由此将其粘贴于试件上,研究了当试件受到垂直周期力载荷而发生弯曲并随之振动时LPFG的动态响应特性,利用布拉格光栅反射特性获得确定波长处的窄带光作为LPFG的入射光源,通过对固定波长处的光功率探测,进而实现对试件从2Hz到2000Hz范围内的振动监测.由实验采集到的振动信号时域波形及其频谱表明,基于弯曲的LPFG振动传感器具有很好的动态响应特性,其频谱与激振信号频率完全吻合,能够应用于智能材料与结构的健康监测.