非平稳随机地震激励下多层框架-摇摆墙结构的响应分析

框架-摇摆墙是一种可有效提高建筑抗震性和韧性的组合自复位结构,为充分了解其在地震下的随机响应特性,构建多自由度框架-摇摆墙结构的简化非线性方程,并利用等效线性化,基于响应的伪谐波行为假设,构建含时变参数的等效线性动力方程;基于随机平均的原理,得出控制响应幅值概率密度函数(PDF)的时间演变形式的福克-普朗克-科尔莫哥洛夫(FPK)方程,最终得出随机响应时间相关方差的一阶微分方程;并以某教学楼一榀框架为样本构建算例模型进行验证。结果表明:近似解析方法具有优异的精确度,在保证随机响应时间相关方差准确性的前提下,相对于传统的蒙特卡罗模拟(MCS)方法可提高分析的效率;在可分离形式和不可分离形式的非平稳地震动功率谱模型的结果中,随机响应方差曲线趋势与随机地震激励的形式相关,且在分段式调制非平稳谱作用下其分段点表现出很明显的不平滑现象;不同类型的随机地震激励扰动下的结果证明了此方法优异的适用性。

随机激励下斜拉索-梁参数振动模型及响应分析

为了揭示随机激励下斜拉索参数振动特性,考虑拉索几何非线性、倾角以及桥面梁的协同振动影响,建立了斜拉索-桥面梁耦合参数振动模型,利用相空间变换推导了索-梁结构耦合振动伊藤状态方程组,给出了高斯白噪声作用下索梁振动时程求解迭代格式,分析了拉索随机响应时程、频域、统计特性以及概率密度变化,并与高斯截断方法进行比较,考察了拉索阻尼比、初始张力、桥面梁的初始扰动以及随机激励强度对拉索振动的影响规律。结果表明:斜拉索振动迭代方法可有效求解随机激励下索-梁耦合参数振动时程,与传统的高斯截断方法的计算结果吻合;随机激励下,斜拉索“拍振”振幅具有明显的不确定性,斜拉索与桥面梁结构发生耦合振动时,两者之间存在能量传递现象;斜拉索随机激励位移响应均值具有非平稳瞬态特性,其位移均方差的稳定时间大于理想激励下的响应;斜拉索响应功率峰值对应的频率和功率谱密度旁瓣峰值衰减量基本一致,但斜拉索第一旁瓣峰值与主峰差值并不相同。斜拉索振动响应概率密度分布满足高斯分布形态,置信区间约为0.98,符合马尔科夫性质。随着阻尼比增大,拉索阻尼抑制效率降低;桥面梁初始扰动越大,拉索振动位移越大;拉索张力越大,拉索振动幅值呈非线性减小趋势,但张力进一步增大时,拉索振动幅值衰减趋于稳定;随机激励强度越大,拉索响应越大。

基于谐响应分析的冲击式水轮机转轮共振预测

冲击式水轮机水斗的疲劳断裂与转轮的周期性振动密切相关。以六喷嘴冲击式水轮机模型机组转轮为研究对象,采用基于模态叠加的谐响应分析法,获取转轮在实际工作载荷激励下的形变与应力响应并评估薄弱部位,结合坎贝尔图确定共振转速。结果表明,在实际运行工况下转轮三阶模态振型最易被激发,最大形变值为21.50mm,位于水斗尖端;七阶与八阶频率下被施加最大简谐载荷的水斗等效应力值较大,从根部向水斗尖端缺口处递减,最大应力值出现在分水刃根部,发生明显的应力集中;坎贝尔图显示易发生谐共振的转速为587r/min、660r/min、785r/min,在实际运行中应进一步测试与避免。

丁字及十字交叉管廊纵向地震响应分析

提出了丁字及十字交叉管廊纵向地震响应分析的一个改进广义反应位移法.该方法采用壳单元模拟管廊结构,以体现管廊横断面非对称形式的影响和地震作用下管廊交叉节点处的局部变形;采用非线性弹簧单元模拟预制企口接头,可反映管廊接头断面的非对称形式以及预制接头的力学行为.在ABAQUS有限元平台构建了典型交叉管廊的三维壳-弹簧计算模型,采用直接刚度法求解场地地震动响应,研究了在设计地震动幅值和地震波入射角度等因素影响下,丁字及十字交叉管廊的内力及变形响应特征,并以直线形管廊的地震响应为基准,给出了两类交叉节点的影响范围及内力放大情况.结果表明,相较于直线形管廊,管廊交叉节点处的内力及变形响应均出现明显的增高,其中丁字交叉管廊的地震响应略大于十字交叉管廊.安评波小震作用下,丁字及十字交叉管廊的接头基本处于功能完好状态,中震和大震作用下超出规范限值,其中大震下达到8 mm左右,约为直线形管廊的8~9倍;两类交叉管廊的内力放大系数范围约为2~6.工程抗震设计中,可根据该结果对交叉管廊的地震响应进行初步评估.不同设计地震动幅值和地震波入射角度下,两类交叉节点对管廊地震响应的影响范围约为20~35倍预制管节段长度,在实际工程中应引起重视.相关研究结果可为交叉管廊工程的抗震设计提供参考.

舰用雷达阵面在不同冲击环境下的响应分析

通过理论计算和有限元仿真,研究舰用雷达阵面在不同冲击环境下的响应。文中将冲击载荷作用下舰用雷达阵面的受力模型简化为基础激励的多自由度系统,通过对受力模型的边界模态进行虚拟约束的方法计算了不同冲击环境下的响应。结果表明:舰用雷达阵面响应基本不受冲击谱参数中谱加速度变化的影响,而谱位移和谱速度对舰用雷达阵面响应影响较大。分析结果可为冲击环境下舰用雷达阵面的响应分析和影响评估提供参考。

库水-淤砂层-坝体-坝基体系地震响应分析

针对我国西部水利工程结构面临的地震安全问题,特别是混凝土高拱坝的抗震安全设计,以小湾水电站混凝土高拱坝为研究对象,进行了库水-淤砂层-坝体-坝基体系的耦合动力分析,同时考虑了复杂的坝基地形、正常蓄水位的库水以及常年运行而堆积的淤沙层的影响。主要内容有:①基于传递矩阵法及二维有限元,实现了复杂峡谷地形的自由场计算;②基于水-饱和多孔介质-固体的统一计算框架,实现了库水-淤沙层-坝体-坝基体系的三维地震响应分析算法。最后,分别以脉冲波和地震波作为输入,探讨了小湾拱坝的地震响应规律及库水淤沙层对拱坝地震响应的影响。结果表明:坝体顶部中心区域会承受较大的拉、压应力;而库水底部淤砂层对坝体的位移及应力影响并不显著。

基于双向流固耦合的倒虹吸管道水击压力波与拱式桥架组合结构动力响应分析

在大跨度倒虹吸管道中有压闸阀关闭时通常伴随着水击现象,当水击发生时,流体与固体的耦合作用同时存在。为研究发生水击时,不同关阀时间下的压力波与考虑耦合作用时结构的动力响应情况,以大跨度倒虹吸管道与拱式桥架结构为研究对象,进行整体水力计算,基于流固耦合分析理论,将整体水力模型计算得到的水击压力波作为流体部分加载条件,在workbench平台上进行双向流固耦合分析求解桥架结构的位移、内力及应力动力响应结果。结果表明:不同关阀时间工况下,水击压力波曲线的变化趋势大致相同,结构各监测点的位移时程曲线同水击压力波曲线规律基本吻合;阀门匀速关闭时,增加闸阀的关闭时间可以作为降低倒虹吸管道水击压强的有效措施;水击力对桥架管道的影响最大,盖梁次之,拱圈最小,结构以发生顺桥向动力响应为主。

有限实验数据下工程结构概率建模及随机响应分析

为了研究实验数据下工程结构输入参数的概率建模以及依据所建模型的响应分析的问题,本文提出了一种实验数据下工程结构概率建模及随机响应求解的方法。依据Karhunen-Loeve展开和任意多项式混沌(aPC)展开理论,提出了一种基于核密度估计的新型随机模型;发展了结构随机响应的求解技术,并提出了用于随机响应aPC系数估计的D-optimal加权插值方法,实现了结构响应的高精度求解。研究表明:本文的研究为实验数据下工程结构的合理随机建模和高效响应分析提供了一个有效的框架,本文方法有效。

信江白塔河柏泉站河段干流对支流顶托响应分析

河道的水位流量关系直接影响着水文资料整编的可靠性,合理而准确的水位流量关系可为水文预报和水利管理提供依据,精确的水位流量关系分析对河道水情分析和防洪管理有重要意义。以白塔河柏泉水文站河段为研究对象,借助Mike21软件建立河道水动力模型,模拟河道水流动力学过程,分析洪水顶托影响下站址断面水位流量曲线和干流沿程水面线,并通过情景模拟,剖析支流洪水对干流顶托作用。结果表明:水动力模型的模拟结果与实测值基本一致,相关系数为0.98,纳什效率系数为0.85,精度满足基本要求;河道水动力学模型可较全面分析干支流交汇处的水流变化状况以及干支流洪水过程的耦合响应;支流不同洪水的洪峰和洪量对干流顶托作用明显,而且与干支流洪峰到达时间的同步性关系较大。

不同水头下深孔弧形工作闸门地震响应分析研究

水工钢闸门被广泛应用于我国西南地震高烈度地区。为了确保在脉动水流与地震荷载作用下的安全可靠运行,需要分析不同水头下闸门的抗震性能。采用ANSYS建立三峡大坝某深孔弧形工作闸门有限元模型,基于动力时程法,对其开展地震响应分析,研究闸门在无水、20 m、40 m、60 m和85 m水头下动水压力与地震荷载对闸门强度、刚度的耦合影响。结果表明:水头越高,闸门在有、无动水时的最大应力及主横梁径向位移差值越大,动水压力对闸门的地震响应影响越显著。该研究对于同类水工钢闸门的地震响应分析具有参考借鉴意义。

滚动轴承滚道故障演化的动力学建模与响应分析

对滚动轴承滚道故障演化过程的振动特性及应力特性进行分析,在充分考虑径向载荷、转速、摩擦等影响因素的前提下,通过ANSYS/LS-DYNA建立滚动轴承的二维全柔性显式有限元模型,进行外、内滚道故障演化情况的仿真分析。分析结果表明:计算得出的故障特征频率与理论解误差小于1%;随滚道故障演化,轴承的振动响应及应力水平均升高;在相同故障尺寸下,内滚道故障对振动响应及应力的影响更大。

大断面矩形盾构隧道横断面地震响应分析

研究大断面矩形盾构隧道的地震响应特性,以上海虹桥临空地下连接通道工程为例,建立大断面矩形盾构隧道横断面抗震计算的动力时程有限元分析模型。数值模型考虑了上海软土的动力特性和衬砌管片接头,合理模拟了场地土-矩形隧道结构的动力相互作用。通过建立均质刚度管片模型,对比分析了管片接头对矩形隧道动力响应的影响,并进一步探讨了管片接头旋转刚度变化对层间位移和结构内力的影响规律。结果表明:地震作用下均质刚度模型与管片接头模型的动力响应差异较大,与管片接头模型相比,均质刚度模型无法表现出接头位置处管片错位和内力突变,且峰值弯矩和轴力值也明显放大,其中弯矩峰值放大高达2.29倍,建议矩形抗震设计时采用管片接头模型;管片接头转动刚度对矩形隧道动力响应影响显著,随着接头刚度降低,结构层间位移逐渐增加,但管片峰值弯矩和剪力显著减小。研究可为大断面矩形盾构隧道的抗震设计提供科学依据。

超重力离心模拟与实验装置结构动力响应分析中的激振力布置形式比较

在超重力离心模拟与实验装置(CHIEF)设备基础振动控制中,为模拟离心机转臂运动时的扰力,比较了6组不同的激振力布置形式对设备基础结构的稳态动力响应数值的影响。其中,按照静力方式分配至3处机架的简化模式的结果(第3组)最接近考虑轴承进行建模、油膜力模拟为与位移呈线性关系的弹簧的仿真结果(第1组)。6组布置形式结果虽存在差异,但均具备一定的适用性。

基于ANSYS Workbench异型臂架模态及谐响应分析

为了分析异形臂架本身的振动特性,在对异形臂架三维模型进行合理简化后,借助有限元分析软件ANSYS Workbench进行异形臂架的模态分析;在得到部件的固有频率及相关振型的基础上,进行异形臂架的谐响应分析,主要分析异形臂架在一定范围激励载荷作用下的响应情况。研究结果表明:除刚体模态外,异形臂架最小固有频率为371.12 Hz,前6阶模态基本为臂架上下摆动、左右摆动和扭转等振型。因此,在实际运行中需要避免异型臂架在371.12~956.75 Hz范围内及附近负载下工作,所研究结果为整机性能预测和优化提供了依据。

建筑结构的动力响应分析与减震控制技术

本文首先通过数值模拟和理论分析,分析了建筑结构在地震荷载下的动力响应特性,包括振动频率、位移响应等.然后介绍了减震控制技术的原理和方法,包括基础隔震、剪力墙、阻尼器等减震装置的应用.通过模拟计算研究分析,探讨了不同减震控制策略对建筑结构动力性能的影响,并评估其减震效果.最后总结了结构动力响应分析与减震控制技术在提高结构抗震性能和保护人员安全方面的重要性,并展望了未来的研究方向.

基于ANSYS的振动载荷下车用IGBT模块的应变响应分析

为了实现车用IGBT模块在振动环境下的应变响应分析,建立了4组DBC绝缘层分别采用Al_(2)O_(3)、AlN、Si_(3)N_(4)、BeO的IGBT模块模型,选取芯片焊料层这一重要构件,运用有限元仿真软件对其进行了模态分析、谐响应分析及随机振动分析。结果表明,DBC绝缘层材料的改变对IGBT模块整体结构的固有频率影响并不明显,绝缘层采用AlN的IGBT模块抗振性能较弱。在随机振动载荷下,IGBT模块芯片焊料层的危险点均在右下角;DBC绝缘层采用BeO材料的IGBT模块抗振性能较好。

电梯物联网的信息系统安全响应分析

物联网技术的快速发展使得电梯行业也开始逐渐引入物联网信息系统,实现了电梯的智能化管理。然而,与此同时,物联网信息系统安全问题也开始浮出水面。本文针对电梯物联网信息系统的安全问题进行了响应分析,旨在为相关行业提供一些安全技术和策略的参考。通过对电梯物联网信息系统的关键词进行深入探讨,并结合实际案例,分析了电梯物联网信息系统的安全隐患和可能带来的风险。在此基础上,提出了加强电梯物联网信息系统安全的对策和建议,以保障人们的安全与利益。

基于多体动力学的风电机组偏航系统载荷响应分析

针对风力发电机组偏航系统在复杂载荷下的冲击激励响应研究仍处于起步阶段,为了辅助解决偏航系统在复杂激励下故障频发这一问题,提出了一种基于多体动力学的风电机组偏航系统载荷响应分析方法。首先,以停机时刻出现摇摆现象的某兆瓦级风电机组偏航系统为研究对象,建立了偏航系统多体动力学仿真模型,对风电机组偏航驱动在启停机、偏航过程中的载荷响应进行了分析;然后,根据现场建压站建压曲线和偏航驱动器的摆动方向,分析了造成偏航驱动在停机时刻摆动的原因;接着,采用动力学仿真分析的方法研究了偏航系统停机策略对螺栓所受拉力的影响,并在风场设置对照组进行了验证;最后,在偏航系统生产企业搭建了测试平台,开展了偏航系统测试,根据偏航过程中的扭矩波动幅值和周期,验证了偏航驱动模型的有效性。研究结果表明:摇摆问题的主要原因是偏航停机时刻的驱动组件与主机架结合面承受了过大的倾覆力矩,造成结合面上的螺栓承受了245.21 kN的拉力,超过了本身屈服强度的拉伸应力220.5 kN;对偏航控制策略进行了优化,将偏航液压刹车释放延时由1.5 s改为0.1 s,螺栓所受拉力降至220.48 kN;开展了偏航系统多体动力学仿真研究,为分析和解决偏航系统现场故障提供了数据支持,可有效提高偏航系统故障的解决效率。

基于矩阵束方法的传输线系统瞬态响应分析

带有频变负载的传输线系统的瞬态响应分析是电磁兼容领域的一个重要内容,特别是对于频变负载网络较为复杂或内部结构不清晰的情况,其瞬态响应的分析较为困难。本文首先在采样频率点处对频变负载端口导纳进行测量或计算得到相应的采样导纳,并采用有理函数逼近的方式对端口导纳进行等效;之后采用矩阵束(MPM)方法求解出有理逼近函数所需的极点和留数,并将其代入到分段线性递归卷积(PLRC)技术中,实现传输线和频变负载连接点处电压的分段线性递归卷积表达;最后,结合传输线方程实现带有频变负载的传输线系统的瞬态响应分析,并通过2个算例对所提方法的性能进行验证。结果表明,所提方法在计算精确度上具有明显的优势。

风荷载作用下模块化装配式建筑结构响应分析

模块化装配式结构是目前高层建筑新兴的高效施工方法,而风荷载是影响高层建筑安全的主要因素。文中针对模块化装配式建筑结构在风荷载作用下的响应进行分析,结合装配式建筑结构模型,明确了高层建筑关键节点位移响应振型和位移进行特征。结果表明,风荷载作用下装配式结构振动周期最大值为1.67 s,变形方向主要在风荷载施加方向,且位移变化范围为-24.82~29.48 mm。