吊杆索力的计算方法与应用研究

由于吊杆长度刚度、边界条件等因素对结构的影响程度不同,可得到频率法测吊杆力在不同假设下的四种计算模型。结合某140 m提篮式系杆拱桥,对四种模型进行了计算分析,与实测的数据进行对比,结果表明,在测试吊杆力时,系杆拱桥特别是短索的测试中必须考虑刚度以及边界条件的影响。     

斜拉索人行天桥承载力研究

斜拉索人行天桥具有外形优美的特点,往往成为城市的地标性建筑。为了明确该种桥梁的受力特点,以朔黄春霖街天桥为研究对象,通过桥梁结构的设计要点和Midas Civil有限元计算分析,对朔黄春霖街天桥的主梁和吊杆进行了强度和稳定性分析,并考虑了吊杆失效对结构强度、刚度和内力的影响,通过现场实测的方法对桥梁的真实受力状态进行了测试。结果表明,斜拉索人行天桥整体刚度较大,跨越能力强;单根吊杆失效后,结构的应力和变形没有明显改变,表明该桥具有足够的安全储备;单根吊杆失效后,导致相邻吊杆的内力增大,约增大了30%;频率法测试吊杆索力时应根据实际约束情况进行索长调整,在实际应用中不能忽视,并应与数值模拟的结果相比较。该研究为今后类似工程的设计提供参考。     

弹性支承下大跨连续梁桥车桥耦合振动响应分析

为探讨弹性支承下梁桥车桥耦合振动响应,用弹簧-阻尼单元模拟支座,采用9自由度三轴空间整车模型,以三跨连续箱梁桥为研究对象,建立车桥耦合方程,利用ANSYS软件二次开发语言APDL进行仿真分析。研究分析了在弹性支承下,支座刚度、路面不平整度、车速以及行车间距对大跨连续梁桥车桥耦合动力响应的影响。研究结果表明,当支座刚度较小时,支座刚度变化对桥梁动力响应的影响较大,而当支座刚度较大时,支座刚度变化对桥梁的动力响应较小;路面等级越低,桥梁振动频率越趋向于低频化,当与桥梁固有频率接近时,动力响应尤为激烈;车速与行车间距对跨中挠度影响不大,对冲击系数与加速度幅值有较大影响,控制行车速度,保持良好车距可以有效减少车桥耦合振动响应。     

轻型货车桥壳振动特性分析

通过有限元分析和试验相结合的方法对桥壳振动特性进行了分析。利用有限元软件对桥壳进行有限元建模,并通过兰索士法进行了桥壳的模态分析。建立了桥壳模态试验方法,采用LMS测试系统对桥壳进行模态试验,并通过模态比例因子(MCF)和模态置信判据(MAC)保证模态试验的可靠性。对比桥壳模态分析与模态试验的频率与振型,得出前5阶模态频率误差在5%以内且模态振型是一致的,桥壳的各阶模态频率均远离路面激振频率,不会发生共振失效现象,桥壳本体中间三角板与包裹半轴部分的桥壳过渡处振动幅度较大。     

空调管路系统动态特性研究

针对样机设计、打样阶段的空调管路出现振动、应变超标需反复整改问题，课题组通过对管路进行有限元模态仿真计算出其振型与固有频率；再进行模态测试，将仿真结果与测试值做对比，二者误差较小；通过对管路进行应力及振动测试分析，发现应力、振动的峰值点所对应的频率出现在管路固有频率附近，为共振引起。研究结果表明：在设计阶段通过有限元分析可计算出管路的模态与振型;为管路优化设计提供依据,同时节省了打样与实验成本。     

城轨车辆设备悬挂点的振动测试及特性分析

为获得城轨车辆设备悬挂点的振动特性,以南京地铁宁天线的车辆为研究对象,针对车底悬挂的牵引逆变器、辅助变流器、高压电器箱、扩展供电箱和空心电抗器等设备开展线路运行的振动测试,并与GB/T 21563—2018进行对比分析。研究结果表明,各测点在GB/T 21563—2018推荐频率范围内的有效值均在标准值50%之内,大部分测点的振动有效值小于标准值的20%,小部分测点在0～3 200 Hz频率范围的有效值超过标准值。牵引逆变器、高压电器箱、扩展供电箱和空心电抗器等设备的振动频谱存在一定的相似性,大致分为低频、中频和高频3个区域,而辅助变流器的振动频谱集中在低频和高频2个区域。实际线路振动测试获得的设备悬挂点特性可为车辆及设备的结构设计提供指导。     

重型汽车轮胎径向刚度实验研究

为研究重型汽车轮胎径向刚度的非线性特性,选取全钢丝10.00R20子午轮胎分别进行静态和动态实验。实验测试结果表明:轮胎静态径向刚度与轮胎变形量、充气压力之间存在非线性关系;动态径向刚度与轮胎变形量、充气压力和振动频率之间也存在非线性关系;且不同激振频率下轮胎所表现出的迟滞特性有所不同。基于实验数据分别建立了轮胎静态和动态径向刚度的非线性模型,可以反映轮胎变形量、充气压力、振动频率等因素对重型汽车轮胎径向刚度非线性特性的影响,该模型可进一步用于轮胎力学和车辆系统动力学的研究。     

高速铁路简支梁桥声辐射特性研究

为研究非标准跨度简支梁耦合振动下声场中的噪声辐射特性,建立了车-线-桥耦合动力学模型,求解出CRH2列车经过桥梁时的竖向轮轨力,将竖向轮轨力作为外部激励加载至简支箱梁声学分析软件中,以桥梁动力响应为声学边界条件,运用边界元法求解频域内桥梁结构声辐射特性。研究表明,结构噪声主要分布于梁体上方和梁体下方,梁体上方声压级大于梁体下方;随着车速增加,各场点声压级表现为增大趋势;在翼缘板下设置肋板对声场部分区域降噪效果明显;在全封闭声屏障振动噪声影响下,各场点声压级均有所增大。在不考虑声屏障振动噪声前提下,直立式声屏障对高频噪声的降噪效果较低频噪声更加明显。     

风力发电塔系统整体建模与模态分析研究

为了判断风力发电塔系统是否能避开共振，需对其进行模态分析。提出了考虑“桨叶—轮毂—机舱—塔筒”耦合的整体建模的方法，可用于风力发电塔系统模态的计算。分别进行了停机阶段、运行阶段和切出阶段的模态分析，对比其频率和固有振型。对比结果表明:三个阶段的频率基本相同，只须验算停机状态下的频率满足规范即可；塔筒的振动形式主要为侧向弯曲振动、前后弯曲振动和扭转振动；桨叶在前十阶的振动形式主要为挥舞振动和摆振，且三桨叶振动存在一定的规律；相对于停机阶段，运行阶段时振型基本相同，切出阶段时振型有较大差异。     

基于车致振动响应的无缝线路温度力识别研究

无缝线路温度力过大会导致胀轨或断轨，现场需实时监测钢轨温度力。以钢轨在温度力作用下受到的车致振动加速度为研究对象，提出一种利用多元回归算法拟合温度力特征指标反向识别钢轨温度力的新方法。通过对温度力作用下车致钢轨振动加速度进行希尔伯特黄变换，提取钢轨加速度的HHT灰度时频直方图方差和边际谱在1 300～1 500 Hz内的瞬时幅值变化率作为温度力特征指标，将2指标分别输入到回归算法和灰色算法中，对比钢轨温度力识别误差。结果表明，钢轨所受温度力越大，识别结果的相对误差越小；利用多元回归算法识别温度力的平均识别误差可达到3.24%,相比于灰色预测模型降低了3.54%,为现场实时监测钢轨温度力提供借鉴。     

基于有限元法的铁路边坡浅层地下水位上升分析

大量铁路修建区域存在海拔高、降雨不稳定的特点,从而易触发大规模的滑坡、泥石流灾害。诸如气象雷达等手段监测滑坡风险通常需要高性能的计算工具和较长的计算时间。为了满足预警过程的实时监测以及地下水位模拟要求,在半无限均质边坡假定下,通过有限元分析参数化研究,建立了预测天然边坡浅层地下水上升的简化方法,提出了预测模型公式,并进行了扩展应用分析。研究结果如下:(1)基于所提出的预测公式,不同强度的降雨条件下水位上升预测结果中75%略低于FEM计算结果,但误差小,总体趋势一致;(2)对半无限边坡的192组分析显示,当确定了初始含水率和地下水位,可在任意降雨强度条件下对水位上升进行预测,预测结果与有限元解的均方根误差(RMSE)均小于5。对先前大规模预测地下水位上升的方法进行了简化,可为工程师相关实时监测分析工作提供一定的参考。     

叶片组振动计算

在扭曲叶片组振动频率及其振型的计算中,传递矩阵法得到了有效的应用。它将叶片作为变截面梁的非对称弯曲,将扭转振动与两个平面内的弯曲振动通过拉筋耦合在一起。本文对这种计算方法作了以下三点改进:1.考虑了叶片和拉筋的剪切变形和转动惯量的影响。2.合理地考虑了离心力的影响。3.在动态下计算叶片与拉筋之间的作用力和力矩。这样既提高了它的计算精度,又扩大了计算机程序的通用性。计算值与实测值符合良好。     

索承式人行悬索桥自振特性及弯扭耦合特征分析

为了研究索承式人行桥的自振特性及其弯扭耦合特征,以某实际工程为例,采用Midas软件建立了有限元模型,将各振型中横弯分量和扭转分量贡献度的比值定义为弯扭耦合系数β,分析了索承式人行桥振型模态的弯扭耦合特征,以及主缆矢跨比λc、抗风缆矢跨比λw和抗风缆倾角α对自振特性及弯扭耦合特征的影响。研究发现,竖弯振动不存在与其他振型分量的耦合,而横弯和扭转振型存在耦合,且随振动阶数增加,弯扭耦合系数β减小,振型由横弯为主逐渐过渡到以扭转为主;随主缆矢跨比λc减小,弯扭耦合振型频率增大,β减小;随抗风缆矢跨比λw的减小,以横弯为主的弯扭振型(β≥1)频率下降,以扭转为主的则略有增大;增大抗风缆倾角α会使桥梁整体横向刚度下降,但抗扭刚度增加。     

向心透平叶轮振动频率的有限元分析

应用ANSYS有限元软件对一个小型燃气轮机向心涡轮的叶轮固有频率进行了数值分析．基于有限元方法建立了叶轮的振动方程，对方程中非线性的初应力刚度矩阵与离心刚度矩阵采用了线性简化，应用Block—Lanzos法求解振动方程的特征值．结果表明，当叶轮转速上升时，旋转柔化效应使叶轮的低阶振动频率，尤其是第1阶弯振频率不断下降，到某个转速时出现“零频”现象，原高阶静频依次成为低阶频率；第1阶振型发生变化，但是基频大小基本没有变化；整体式叶轮主要振动形式是叶轮的弯扭振动．     

斜拉桥结构模型试验索力测试方法研究

以某实验室独塔斜拉桥试验模型为研究对象,对斜拉桥模型试验的索力测试方法展开研究。开发了一种基于压力环传感器的索力测试系统,基于ANSYS分析平台,按照接触问题对该系统进行了仿真分析。在此基础上,在实验室模型桥上,采用测频法对该系统进行了对比验证。结果表明：该系统操作简单,性能可靠,测试精度较高,在不改变斜拉索刚度的情况下可以实现斜拉桥模型试验中斜拉索索力的实时、长期监测。     

新型城镇化高质量发展对经济增长的影响研究

对系杆拱桥吊杆更换过程中桥面无损控制标准进行了研究,从桥梁设计荷载标准出发,利用位移影响矩阵与转角影响矩阵,建立了桥面铺装最大转角的简化计算公式,提出了便于更换控制桥面铺装不破损条件下最大位移控制标准的优化算法。结合实际拱桥吊杆更换工程,利用本文方法计算,得出吊杆更换时保证桥面不破损的标高控制标准是不超过7.2 mm,并以此作为工程施工控制条件,通过施工验证该控制标准能保证更换过程桥面铺装不破损,达到了预期目标。     

一类非等截面杆的纵向自由振动

研究一类变截面杆，其横截面积呈指数函数变化。经适当变换后，杆的纵向自由振动方程转换为退化的超几何方程，其解可以用Kummer函数来表示。得到了三种简单边界条件下的频率方程和振型函数。频率方程一般是超越方程，需要数值求解其固有频率。在特殊情形下，可以求得各阶固有频率。     

重庆鹅公岩大桥锚跨部分丝股张力的测试与分析

通过对重庆鹅公岩大桥锚跨部分丝股张力的测试结果进行分析，得出索结构在初始轴力较小的情况下，其垂度对索结构的低阶频率值影响较大的结论。并利用动力有限元的分析方法，充分考虑了丝股垂度对其低阶频率大小的影响，对丝股的自振频率进行了计算，计算结果与测试值吻合良好。并得出了丝股垂度除了影响低阶频率的大小以外，对低价频率的振型也有一定的影响的结论。     

桥梁高墩地震反应中高阶振型贡献程度的分析

针对山区典型不同高度桥墩, 通过增量动力分析（Incremental Dynamic Analysis IDA）研究高墩在地震作用下从弹性状态到极限状态的整个反应过程,得到不同塑性程度下墩身的位移分布,并通过对各级地震动输入下墩底曲率达到最大时刻的结构刚度进行瞬时模态分析,探讨了整个非线性过程中瞬时振型、瞬时振型参与系数、瞬时质量参与系数以及各阶瞬时周期对应的延性位移谱值随着墩底曲率增加的变化,揭示了整个非线性过程中高阶振型参与程度的变化,进而对在各级地震动作用下墩底达到曲率最大值时刻的墩身位移分布中的高阶振型贡献程度进行评估。     

碟式分离机支撑条件对转子系统动力学特性影响

为保证蝶式分离机转子系统的稳定性,笔者基于有限元分析软件ANSYS分析转鼓内离心载荷、支承位置与支承刚度对碟式分离机动力学特性的影响,研究固有特性、模态频率和相应振型的变化规律。结果表明：转鼓内流体离心载荷对转子刚度产生显著影响,进而导致各阶模态变化趋势各异;支撑位置和支撑刚度对转子不同阶模态的影响趋势与相应振型有关,当转子部件变形不一致时,部分阶数模态频率可能随支撑位置上移而减小;转子振型在支承位置的径向振幅明显时,支撑刚度对模态频率产生显著影响。研究结果可用于碟式分离机转子系统的设计与优化。