深孔平板工作闸门流激振动物模-数模预测

以某水电站泄洪洞平板闸门为实例,依据水弹性模拟原理研制了水弹性模型,对平板闸门不同开度工况的流激振动响应进行了测试;提出用三维板壳单元建立闸门空间数学模型,以测得的面脉动荷载为动荷载输入进行了流激振动响应计算;并将两种模型所得的结果进行了相互验证,并联合物理模型和数学模型对其动力响应特性进行了预测,对该闸门的动力安全进行了分析,提供不利于闸门振动的开度范围,为该闸门设计与安全运行提供重要参考依据。     

圆柱顺流向涡激振动响应及流体力特征分析

为了研究柔性圆柱顺流向涡激振动响应特性和流固耦合机理,进行了柔性圆柱涡激振动实验。根据实验中测量的结构应变,用模态分析法重构圆柱顺流向响应位移。建立有限元模型,根据位移逆向求解圆柱顺流向的流体力,并通过最小二乘法获得了脉动阻力和附加质量系数。结果表明:顺流向响应位移均方根最高可达0. 45倍的圆柱直径;在模态控制区,随响应位移的增大,脉动阻力系数减小,体现了顺流向涡激振动的自限制特性;附加质量系数在模态控制区减小,致使结构响应频率"锁定"在固有频率附近;脉动阻力系数和响应位移的轴向分布具有高度一致性;流体力和响应位移之间的相位差会对脉动阻力和附加质量系数产生重要影响。     

工程随机信号的确定性混沌理论分析方法

本文介绍了工程随机信号的确定性混沌理论的分析方法及其实现思路．对理论模型－Ｌｏｒｅｎｚ吸引子作了应用分析举例，并对冷态循环流化床模型中的压力脉动信号作了应用分析．结果表明，该分析方法能有效地从工程随机信号中提取出系统主要的定性动力特性．     

高拱坝泄洪孔口建筑物泄流脉压振动工作性态分析

通过对比3个模型在高速水流脉动压力作用下的随机响应，分析出坝身孔口建筑物对坝体整体动力特性的影响性以及在孔口顶部设连接段作为深梁式弧门支承结构对闸墩所起的动力稳定作用。成果可为类似孔口结构设计提供参考。     

高耸结构的风振动力响应分析

仅采用风振系数的办法将脉动风的动力作用转为等效的静风荷载、无法全面准确地描述高耸结构的动力特性，有必要研究高耸结构的风振动力特性，这样不仅可以作出在风载作用下结构强度和变形的评价，而且可以对结构的舒适度做出评价，结合工程分析法和频响函数法进行风振动力响应的计算分析，并与按荷载规范的计算结果作了比较。     

简谐波叠加法模拟风谱

目的模拟脉动风荷载，在时域内实现数值模拟建筑结构的内力分析和变形计算．方法采用Davenport风速谱并根据Shinozuka理论，应用简谐波叠加法分别模拟了脉动风速、脉动风压和脉动风荷载时程曲线．结果求出了该风谱的功率谱密度和相关函数，并分析了某12层框架结构的顶层位移和加速度反应．证明此方法高速有效，且符合工程精度的要求．结论理论值和实测值的比较结果表明简谐波叠加法是一种正确有效的风荷载分析方法，能够反映结构的基本动力特性，对高层建筑的风振控制有一定的应用价值．     

嵌岩桩沉渣特性对桩顶动力响应的影响

基于虚土桩模型,运用Laplace积分变换和阻抗函数递推方法研究了纵向任意激振力作用下沉渣特性对成层土中嵌岩桩桩顶动力响应的影响.将桩端沉渣模拟为虚土桩,对桩侧土采用平面应变模型,并考虑其成层特性,结合初始条件和桩顶及沉渣底部的边界条件,求得在桩顶任意激振力作用下,考虑沉渣影响的桩顶频域响应解析解及时域响应半解析解.基于理论解,分析了沉渣特性对桩顶动力响应的影响,并将理论计算结果与工程桩低应变反射波法实测曲线进行了拟合对比,结果表明,基于虚土桩模型的理论解能较好地反演出沉渣特性对桩顶动力响应的影响.     

基于实测响应的斜拉人行桥人致振动舒适度研究

研究了大跨轻柔斜拉人行桥人致振动舒适度问题。基于有限元方法建立了某大跨度斜拉人行桥的分析模型并进行了动力特性分析;进行了该桥在环境脉动激励作用下的动力特性实测和不同人行荷载作用下的动力响应测试;依据英国规范BS5400评价了该桥的振动舒适度状况。结果表明,该桥在人行荷载作用下存在较为显著的振动响应和一定程度的振动舒适度问题。     

弯曲型结构简化动力模型分析及TMD减振设计

采用等效刚度参数识别法对某高层建筑主体结构进行模型简化。对比了简化模型和ETABS原模型的动力特性和包括地震作用的多种激励下的结构响应。为了说明在高层建筑结构动力分析中使用正确模型的重要性,对剪切型模型和弯曲型模型的固有频率和振型进行了对比分析。以弯曲型模型和剪切型模型为基础,进行了调谐质量阻尼器(简称TMD)减振设计,将所得TMD附加于弯曲型主体结构,并对比结构的位移响应。结果表明,剪切型结构和弯曲型结构的动力响应存在较大差异,而弯曲型简化模型能准确地代表原模型,故不建议或者应谨慎使用剪切型模型对高层建筑结构进行减振装置设计。     

基于卡尔曼滤波的高层建筑风荷载反演研究

基于离散型卡尔曼滤波方程及遗忘因子递推最小二乘法提出了一种新的高层建筑脉动风荷载反演方法。该方法可以利用有限测试楼层的风致响应识别结构未知风荷载及未测风致响应,解决了高层建筑测点不足的问题。根据典型高层建筑风洞试验结果,评估了该方法准确性及适用性,分析了结构模态参数误差和测量噪声对反演结果的影响,实现了高层建筑未知风荷载及响应的实时连续测量,为高层建筑的抗风设计及健康监测提供了新的研究手段。     

乌江思林水电站溢流坝弧形工作闸门流激振动试验

为研究乌江思林水电站溢流坝弧形工作闸门可能出现的闸门流激振动问题,通过制作几何比尺为1/35的完全水弹性模型进行流激振动试验,研究该闸门在有止水和无止水2种工况下的静动力特性及不同开度的动力响应,提出了该闸门安全运行的合理化建议.检测采用电测法,共进行静力试验2组,动力试验16组.静力试验结果表明该闸门结构设计合理,结构强度满足规范要求.动力试验结果表明结构的自振频率范围避开了水流脉动压力的高能区,正常运行情况下(止水良好)产生强烈振动的可能性不大,结构加速度最大值为0.228g,动应力最大值为0.92 MPa,各测点动力系数小于1.08,动力响应满足闸门抗振设计要求.闸门振动不利开度为0.6H和0.7H左右(H为水头).在漏水工况下运行时闸门振动加剧.     

普立特悬索桥抖振响应时域分析

普立特大桥是一座山区大跨悬索桥,为高柔的风敏感结构.在分析抗风性能时,利用ANSYS软件,建立了普立特悬索桥的三维有限元模型,分析了该模型的动力特性,根据Deodatis的谐波合成法模拟了桥梁的随机脉动风场并进行了检验,然后基于准定常理论计算了作用于模型上的抖振力时程,自激力以单元气动刚度及阻尼矩阵的形式在ANSYS中以Matrix27矩阵输入,最后由时程分析求得桥梁在考虑与不考虑自激力作用时的抖振响应.计算结果表明考虑自激力后主要改变了桥梁振动的平衡位置和在部分方向振动中起到正阻尼作用,为同类桥梁的抗风设计计算提供参考.     

高层建筑顺风向风振动力反应时程分析

采用了谐波叠加法模拟作用在结构上的顺风向脉动风压,同时为了能反映作用在迎风面不同点上脉动风压的相关特性,首先生成脉动风速互谱密度矩阵,然后采用三角分解法进行分解,再以此生成脉动风压作为输入脉动风荷载,采用Newmark方法计算结构的动力反应时程.对两栋高层建筑的风振反应时程计算结果表明,本方法得到的结构动力反应均方根值与建筑结构荷载规范中采用的谱分析结果有较好的吻合性;风振反应以共振反应为主,非共振反应值占次要的部分.这与谱分析法得出的结论也是一致的,说明了利用谐波叠加法模拟脉动风压时程的准确性.这对于正确估算结构的风振反应值,为高层建筑风振控制措施设计提供参考依据是有一定意义的.     

高层建筑抗风动力可靠性分析

本文提出并推导了全方位风荷载作用下高层建筑动力可靠性分析方法及相应的简化计算公式。文中用一定保证率的结构风振随机响应取代了Davenport抗风可靠性分析方法中的结构风振确定性响应,并由此给出动力可靠度计算公式及其简化形式,提高了可靠性分析的准确性。该方法不但可以分析高层建筑的安全度,也可以分析高层建筑的舒适度。     

高层转运站结构的动力分析及振动控制研究

为改进高层转运站结构设计,提高高层转运站的抗振动能力,研究了高层转运站结构的动力特性和动力响应.通过有限元模拟,分析了高层转运站在两种振动控制方案下的结构的动力特性和动力响应.结果表明:通廊对提高高层转运站结构整体刚度效果显著;转运站结构的侧向水平振动主要受低频激振力的影响;相对于选用钢筋混凝土"门式"剪力墙加固方案,增设交叉钢支撑更适合作为一种临时加固方案.     

水工弧形闸门流激振动脉动压力的时域模拟

弧形闸门流激振动分析的关键之一是确定作为激励荷载的水流脉动压力，对于一定开启工况下的水流脉动问题，可以作为平稳高斯过程处理。结合脉动压力功率谱图．借助遗传算法模拟水流脉动压力时域曲线，为结构的流激振动时域分析和进一步的控制研究提供了条件。     

带TLD构随机风振响应的解析解

在对带TLD的高层建筑风振响应问题系统研究基础上，建立了运动方程，用第一振型将主体结构展开，针对所得方程为非经典阻尼和非对称结构以及脉动风谱为非有理分式风谱的情况，用线性滤波过程生成脉动风谱，用复模态理论和扩阶法进行解福，获得了等效风谱对应的以第一振型表示的结构风振响应解析解．该方法可用于带TLD结构的风振与抗风可靠度分析以及基于可靠度约束的抗风优化设计．     

水润滑橡胶轴承动态刚度和阻尼测试方法研究

针对水润滑橡胶轴承动态刚度和阻尼测试过程中信号混杂等问题,采用了频谱分析法来测定其动力参数,从而有效避免来自外部环境中的信号干扰,使得试验结果更加准确、可靠。试验采用两次激振法对正置结构的水润滑橡胶轴承试验台进行两次不同频率激振,与以往的激振输入输出不同,该测试方法的输入量为位移激振,输出量为力,然后通过频谱分析法,计算出水润滑橡胶轴承的动力特性。最后,利用该方法研究了载荷和转速对水润滑橡胶轴承动力特性的影响。研究表明该方法能有效避免旋转轴涡动产生的径向不平衡力所造成的激振力难以准确控制等问题,提高了测试精度和准确度,为水润滑橡胶轴承动态刚度和阻尼测试提供了新手段。     

SSI体系框筒结构高层建筑地震能量响应

为研究土体-结构动力相互作用(SSI, soil-structure interaction)体系高层建筑结构地震能量响应,选用某框筒结构高层建筑研究模拟对象,结合动力相似Buckinghamπ定理和强度、刚度等效原则,设计了固定基础(FB, fix-based)和SSI两种体系振动台试验模型.研究了振动台试验原始数据预处理方法、多自由度体系能量方程以及试验模型上部结构参数矩阵计算方法.通过对比不同烈度模拟地震作用下,FB和SSI试验模型上部结构的动能、弹性应变能、阻尼耗能、滞回耗能以及土体耗能差异,分析了土体对上部结构动力特性和能量响应的影响.研究结果表明,相同地震波作用下,SSI体系上部结构各项能量响应均小于FB体系.土体阻尼耗能率随地震烈度的增大而减小.土体能够改变上部结构的动力特性和能量响应程度,但无法改变能量响应沿楼层高度的分布趋势.     

基于小波变换的MDoF线性体系地震响应分析

本文介绍了多分辨分析分频原理,将小波变换运用于地震信号的分频,推导出基于小波变换的MDOF线性体系地震响应计算公式。通过算例验证了MDOF线性体系各频带动力响应的叠加即为总地震响应的理论。同时也利用小波变换能够有效地去除非平稳地震信号的高频成分,并经小波重构后真实反映动力信号的主要特性,完成结构地震反应的高效计算。