谈动力机器基础设计

简要阐述了近年来国内学者从共振法到振幅法,从平面两自由度法到空间多自由度法,以及轴系与基础的联合动力计算研究动力机器基础设计的部分成果,并对高转速动力机器框架式基础的设计进行了探索和研究,从而为动力机器基础设计积累相关经验。     

动力机器基础振动学科在我国的发展及需研究的若干问题

在回顾动力机器基础振动学科在我国发展历程的同时,指出该学科发展中仍需要进一步研究的课题。重点对与地基弹性刚度和阻尼有关的问题、桩基的竖向刚度问题、地基的参振质量问题、弹性波在土体表面的传递、高速机器作用下框架式基础的振动计算以及弹性半空间理论体系和质弹阻理论体系中的有关问题进行论述。     

块式埋置基础地基刚度和阻尼比计算方法的分析比较

本文对美国<基础工程手册>中推荐的块式埋置基础地基刚度和阻尼比的计算公式和我国<动力机器基础设计规范>(GB 50040-96)中的相关规定和公式进行了对比分析.求得两种方法对应的块式埋置基础地基刚度和阻尼比的提高系数,并进行对比分析.对比分析表明,块式埋置基础的地基刚度和阻尼比不仅与基础埋置比相关而且还受激振频率的影响.分析结果可供分析土-结构动力相互作用时参考.     

联合机器基础的一种地基计算模型

为了克服联合机器基础割开计算的缺点,本文提出了一种地基计算模型,即在计算中采用耦合地基刚度。按本文的多自由度弹性计算模型进行整体分析,能较好地符合联合机器基础振动反应的变化规律。     

埋置于饱和地基中的刚性圆柱基础的摇摆振动

基于Biot动力控制方程,用解析的方法研究了简谐激振作用下埋置于饱和地基中的刚性圆柱基础的摇摆振动问题。基底以下的土被视为饱和半空间,基础侧面的土视为由若干圆形极薄饱和层组成的独立层,假设土与基础完全黏着接触且接触面完全透水。运用Hankel积分变换对饱和土的动力控制方程进行求解,然后结合基础与地基的混合边值条件求解了相应的动力响应问题,并给出了饱和地基的等效动力刚度表达式。为验证本文结果的正确性,计算了基础位于地基表面时的动力柔度曲线,并与已知文献中的结果进行了相应对比。数值分析结果表明:基础在饱和地基中的动力响应与在弹性地基中有很大的不同,无量纲激振频率、基础埋置深度、渗透系数和泊松比对饱和地基的摇摆动力刚度有很大的影响。     

层状横观各向同性地基中埋置刚性基础的平面外动力刚度系数

采用间接边界元方法(IBEM)求解了层状横观各向同性(TI)地基中埋置刚性基础的平面外动力刚度系数。首先将层状TI地基与埋置刚性基础的交界面采用线边界单元离散,然后求解层状TI半空间中斜线均布荷载动力格林影响函数,最后由刚性基础与层状TI地基确立的混合边界条件求得动力刚度系数。通过与各向同性地基中基础动力刚度系数的比较验证了方法的正确性,进而以均质TI地基、单一TI土层地基和多TI土层地基中埋置刚性基础模型为例进行了数值计算分析,讨论了土体的TI性质对动力刚度系数的影响。研究表明层状TI地基与均质TI地基中埋置基础的动力刚度系数有着本质的差异;单一TI土层地基中基础动力刚度系数的峰值频率由TI土层的竖向剪切模量决定,而峰值则由水平剪切模量决定;多TI土层地基中基础的动力刚度系数与其等效单一TI土层地基中基础的动力刚度系数亦有着显著的差异,且这种差异又与土层的排列次序有关。     

层状地基对块体基础地基刚度的影响

在土-结构动力相互作用分析中,考虑地基分层的影响是非常重要的。虽然国内外学者在这方面已经进行了大量深入细致的研究,但是目前仅有极少一部分可应用于工程实际的简化计算方法。基于不同理论,根据不同方法分析地基分层对地基刚度的影响,分析结果可供改进我国动力机器基础设计方法时参考。     

高阻尼人-结构系统的共振频率研究

基于人体两自由度模型,提出了人-结构相互作用系统的三自由度质量-弹簧-阻尼模型。通过理论推导,得到结构响应的加速度频响函数和体系振动频率与结构频率比值的解析式;并采用Griffin两自由度人体模型的参数,模拟已有的试验成果,反映人-结构系统的动力特性。最后,通过对高阻尼人-结构三自由度模型进行数值分析,探讨了人与结构间的质量比、频率比、阻尼比对人-结构体系共振频率的影响规律。     

对框架式基础动力计算的讨论

《动力机器基础设计规范》（下称规范）第5．2．8条规定，当基础为横向框架与从纵梁构成空间框架时，可简化为按横向平面框架进行计算，并按附录C进行。该规范未指明这种简化应具备的条件，从理论上讲，这种简化是无根据的。因为空间框架可否简化为平面框架，这不仅与扰力分布情况有关，而且与质量分布和刚度分布有关，特别是与纵梁的刚度有关。可以想见：只有当机器的所有扰动作用在横向框架上，同时纵梁的刚度又相对很弱，此时才有可能将空间框架简化为平面框架进行动力分析。为说明《规范》规定的不合理性，下面通过两个实例加以论证。     

地震模拟振动台的基础设计研究

在设计动力机器基础时,需要对基础进行动力分析,可以依据的动力分析方法包括我国《动力机器基础设计规范》方法、Lysmer比拟法和美国《基础工程手册》中描述的方法等。大型地震模拟振动台的基础与一般的动力机器基础有着明显区别,具有尺寸大、推力大和工作频率范围宽等特点,对于设计这类基础时能否继续沿用上述动力机器基础的计算方法,本文进行了分析和探讨。以某单位6m&#215;6m三向六自由度大型地震模拟振动台的基础为例进行了计算分析,结果表明,美国《基础工程手册》中的方法,在分析计算大型振动台的基础时具有更高的准确性和可靠性。     

一种求解弹性地基上矩形薄板弯曲问题的高精度单元

从Winkler弹性地基模型出发,以单位宽纵横向有限条带为位移模式,建立矩形薄板单元总势能泛函,由最小势能原理导出刚度方程。此单元有12个自由度,满足单元边界导数的连续性,并可直接得到单元显式刚度矩阵。数值结果表明,本文方法自由度少,计算精度高,可用于Winkler弹性地基板的计算分析。     

动力机器基础设计的数值方法研究

在“数值方法”总的思路指导下 ,结合动力机器基础振动的特点 ,把土与基础视作一弹性共同作用体系 ,利用大型工程分析软件ADINA ,分别对简单地基条件下基础不同振型及复杂地基条件下的耦合振动进行了系统的数值试验 ,并将所得的结果与相应条件下由《规范》方法与Lysmer比拟法计算的结果进行了对比分析 ,验证了数值计算方法对于动力机器基础设计的系统性、可行性与优越性     

框架式动力机器基础加固改造设计

介绍了框架式动力机器基础的设计思路 ,提出了比较实用的设计方法和计算结果分析 ,并得出一般性结构。通过综合比较优选最佳加固方案 ,进而给出了工程上对动力机器基础出现问题时的解决方法和建议     

关于单桩竖向弹性刚度有关问题的讨论

GB 50040—96《动力机器基础设计规范》在确定单桩竖向刚度时,采用了刚性桩的设计理论,但实际桩并非刚性体,1979年和1987年苏联颁布的《动力机器基础设计规范》均采用了桩侧刚度为常量的弹性桩设计理论,显然,苏联《动力机器基础设计规范》比GB 50040—96较合理。实际桩侧刚度沿桩长呈不均匀分布,并对桩的竖向刚度有较大的影响。在将桩侧刚度设置为不均匀分布的基础上,采用有限元法对单桩的竖向刚度进行计算,并将计算结果与按苏联1987年颁布的《动力机器基础设计规范》中方法的计算结果进行对比和讨论。最后给出了在设计中可以直接采用的单桩竖向弹性刚度。     

层状横观各向同性地基上刚性条形基础动力刚度系数

采用间接边界元方法（IBEM）研究了层状横观各向同性（TI）地基上明置条形基础平面内动力刚度系数。首先,在波数域中求解TI介质动力平衡方程,建立了TI土层和TI半空间的精确动力刚度矩阵,并通过集整土层和半空间刚度矩阵,求得层状TI地基整体动力刚度矩阵。然后,采用刚度矩阵方法求得层状TI地基表面均布荷载动力格林函数。最后,由基础与地基表面的混合边界条件求得明置条形基础的平面内动力刚度系数。均布荷载动力格林函数的引入克服了传统边界元方法的奇异性问题,同时,精确动力刚度矩阵的引入使得方法不受土层厚度的限制。通过与已有结果比较验证了方法的正确性,并以均匀TI半空间地基、单一TI土层地基和多TI土层地基上明置基础为例进行了数值计算分析,探讨了TI参数、振动频率和土层对刚度系数的影响。研究表明,土体TI参数对刚度系数有着显著的影响,尤其是层状TI地基中刚度系数的峰值频率和峰值十分依赖于TI参数的变化;逆序地基与正常序列地基上基础刚度系数差异明显,逆序地基对应刚度系数随频率振荡剧烈且数值较大。     

汽轮发电机组框架式基础计算分析

汽轮发电机组是精密度很高的动力机器,所以对其基础有很严格的振动要求,从工程实际出发,根据汽轮发电机组框架式基础的受力特点,对其基础设计进行了较全面的动力分析和总结,并以某工程中的汽轮发电机组框架式基础设计为例,采用STAAD通用计算软件进行基础的动力计算,给出了详细的设计过程,为动力基础的设计提供了参考。     

动力机器基础的概念设计

从动力机器基础的形式、配置、构造、地基刚度等基本内容,提出动力机器基础的概念设计,以保证结构设计的合理性。     

饱和地基中埋置刚性圆柱基础的等效 竖向动力刚度

运用Biot动力方程,考虑基础侧面和地基的相互作用,研究埋置于饱和地基中有质量的刚性圆柱基础在竖向简谐激振力作用下的动力响应问题.基底以上的土被视为由若干圆形极薄层组成的独立饱和层,基底以下的土视为饱和半空间,且不计上覆土层的覆盖效应.土与基础在四周及基底处紧密接触且接触面是完全透水的.采用Hankel积分变换并结合基础与地基接触面的混合边值条件,得到饱和地基中刚性圆柱埋置基础的等效竖向动力刚度的表达式.为验证所获结果的正确性,计算地基为弹性土时埋置刚性圆柱基础的等效竖向动力刚度曲线,并与已有文献中的结果作对比.数值分析结果表明:量纲一的激振频率对饱和地基中刚性圆柱埋置基础的等效竖向动力刚度的实部和虚部值有很大影响;随着基础埋深的增加,等效竖向动力刚度的实部和虚部值线性增加;渗透系数对等效竖向动力刚度的影响较大,且随着量纲一的激振频率的增加,渗透系数对动力刚度的影响越来越明显.     

考虑结构与地基相互作用的抗震设计参数的研究

前言凡考虑结构与地基相互作用影响的抗震设计,无论是采用直接动力法或反应谱法进行时,都需要计算结构与地基体系的阻尼比。因此,阻尼比的确定问题一直是人们很关注的问题。Jenninge和Veletsoe等人曾将等效单质点结构与地基三自由度体系在正弦激     

基于ANSYS的汽轮发电机基础动力学分析

介绍利用通用有限元软件ANSYS18. 0对某框架式汽机基础进行动力学分析(模态分析、谐响应分析)计算,得出框架式汽机基础的前几阶固有频率及在动力设备扰力作用下基础的竖向振动线位移,根据GB 50040—96动力机器基础规范来判断结构设计的合理性与否,并对比分析柱截面大小改变对基础动力特性的影响。