轴向激励下斜拉索大幅振动分析

针对大跨度斜拉空间结构的斜拉索大幅振动问题,考虑塔柱-拉索-空间结构协同作用,导出了拉索在轴向激励作用下的非线性振动方程。采用多尺度法研究拉索大幅振动的各种可能性,运用精细时程积分法数值求解振动方程。研究表明斜拉索自由振动时的振动特性与塔柱、拉索、空间结构三者之间的频率比,以及塔柱、空间结构对拉索所提供的初始扰动特性密切相关;塔柱振动对拉索的参数振动影响明显。若塔柱与空间结构的固有频率相近且远离拉索固有频率,拉索振动发散。若塔柱和空间结构的固有频率相近、且与拉索固有频率存在一定差别,拉索振动呈现“拍”的特点。若塔柱、空间结构与拉索三者的固有频率相互紧密靠近,拉索振动的位移幅值接近拉索的初始扰动值。

斜拉索受轴向激励引起的面内参数振动分析

考虑拉索垂度及几何非线性的影响 ,导出了拉索在轴向激励作用下的非线性振动方程。用谐波平衡法得出了产生参数共振的最小激励幅值、共振时瞬态和稳态的振幅值及拉索内力的变化特性 ,论述了结构阻尼对参数振动的影响。并对典型斜拉索进行了数值求解 ,研究结果表明 ,参数振动的响应特性与 Irvine参数、频率匹配、激励幅值、倾斜角度等有关 ,索内力在瞬态与稳态有较大的变化 ,索的瞬态内力不容忽视。

外部轴向激励作用下螺旋桨轴承力非定常变化特性数值研究

为了研究外部轴向激励作用对螺旋桨非定常轴承力的影响,基于动网格方法和RANS湍流模型相结合的数值方法,对螺旋桨进速系数0.833,转速10Hz条件下,外部轴向激励作用和无激励作用时三叶常规螺旋桨轴承力的非定常变化特性进行了分析。结果表明,相比于无激励作用,外部轴向激励作用会使螺旋桨非定常轴承力的频域上新增一个显著的响应分量,其频率与激励频率始终保持一致;若保持激励幅值不变,新增响应分量的幅值会随着激励频率的增大而增大;若保持激励频率不变,新增响应分量的幅值会随着激励幅值的增大而增大,且两者存在着系数为0.015的正比关系;外部轴向激励作用下螺旋桨的压力场和涡量场的分布与无激励作用时相比仅在细节上存在不同程度的差异。

地铁列车出、进站加、减速的轴向激励引起出平面振动

地铁列车出、进站时引起的地层波动较为复杂而丰富,主要由于列车加、减速引起的振动特性非常特殊,尤其是地铁列车轴向激励作用下的出平面波源特性。按照波函数展开法和镜像原理,建立隧道壁上的柱面波表达式,再利用Graf加法公式和贝塞尔函数公式,推导轴向激励作用下的出平面波的振动响应解析解。将轴向激励看作是沿列车行驶方向变化的情况,假定出、进站下不同的激励模式,基于上述理论和假设,重点研究出、进站两种情况的波动差异,分别分析了地铁列车运行加速度和速度、土层模量、隧道尺寸和埋深等因素对振动反应的影响,计算发现出站过程振动更大,列车越靠近停车站,轴向振动越大,且受到参数变化的影响也越明显。

轴向激励作用下梁的混沌运动

本文建立了轴向激励作用下动力学模型，用多尺度法导出了系统的平均方程，并用范式理论。普适开拓及Ｍｅｌｎｉｋｏｖ方法了混沌运动的参数域，分析结果揭示了参激梁在退化点珠动力学特性，并在轴向激励梁的台上作了周期，根周期及混沌的实验研究，最后做了相应数值模拟。理论分析，实验研究与计算结果相吻合。

轴向激励屈曲简支梁分岔分析

本文研究了受轴向激励屈曲简支梁的动力学行为，指出系统在一定条件下会产生二个模态内共振情况，在内共振民政部下系统的能量会通过二次分岔在其高阶模态和低阶模态之间传递最后通过数值分析证实了以上结论了。

受轴向激励弹性支承梁的稳定性分析

对于广泛存在的弹性支撑梁,首次呈现支承弹簧刚度对轴向激励下梁横向振动稳定性的影响.应用Hamilton原理,建立了两端由线性弹簧支撑的受轴向激励梁的动力学控制方程.通过解析方法计算了受轴向压力梁的固有频率,得到了支撑弹簧刚度与系统固有频率和临界轴力的关系.Galerkin截断后,通过多尺度法和Runge-Kutta法,计算得到了梁参激振动稳态响应的半解析与数值解.讨论了激励幅值、支撑弹簧刚度、平均轴力对系统非线性响应幅值及软硬特性的影响.利用Routh-Hurwitz稳定性判据,求得系统的参激稳定边界,着重讨论了支撑弹簧刚度、阻尼系数的影响.研究发现,边界支撑弹簧的刚度可以显著改变受轴向激励梁的参激稳定边界.因此,研究结果将为广泛存在受到轴向激励结构的设计提供指导.

衬砌隧道中移动轴向激励作用下两相多孔介质动力响应

为了研究衬砌隧道中地铁振动在饱和地层中的传播情况,采用移动轴向激励模拟技术,建立了隧道-衬砌-两相介质的动力分析模型;利用波函数展开法、傅里叶变换法等,推导了频域内衬砌隧道移动轴向激励作用下两相多孔介质动力响应的解析解,并给出了两相多孔介质临界速度的经验公式;通过离散快速傅里叶逆变换得到了时-空域内两相介质的动力响应。结果表明:无衬砌隧道中移动的轴向常激励作用下,两相介质临界速度只与介质的剪切模量和密度有关,且数值接近其剪切波速的1.1倍;对于衬砌隧道,介质的临界速度随着衬砌剪切模量的增大而增大,随着衬砌密度的增大而减小,衬砌对振动向介质中的传播有一定的削弱作用,衬砌剪切模量与介质剪切模量相差越大,削弱越明显;动力响应频率越接近激振频率,其幅值越大,所对应的临界速度越小。

移动的隧道轴向激励作用下两相多孔介质动力反应

为了研究移动的隧道轴向激励作用下饱和土体的动力响应,建立了隧道-饱和土体的动力分析模型;利用波函数展开法、镜像原理等,推导了频域内隧道轴向激励作用下饱和土体动力响应的解析解,并给出了饱和土体临界速度的经验公式;通过快速傅里叶逆变换得到了时-空域内饱和土体的动力响应。结果表明:轴向激励作用下,饱和土体临界速度只与土体的剪切模量和密度有关,且数值接近土体剪切波速的1.1倍;速度小于临界速度时,各响应数值随着剪切模量以及孔隙率的增大而减小,轴向位移随着隧道埋深的增大有小幅度减小,当隧道埋深超过半径的10倍时,轴向位移趋于稳定;速度大于临界速度时,各响应数值随着剪切模量以及孔隙率的增大而增大;角度对径向位移、轴向位移影响很小,对环向位移的影响较大。

外部轴向激励作用下螺旋桨桨叶动应变频域变化特性试验研究

为了研究外部轴向激励作用对螺旋桨桨叶动应变频域特性的影响,采用应变片和特制的水下数据采集仪对七叶大侧斜螺旋桨桨叶动应变的频域变化特性进行了试验测量研究。试验结果显示,在非均匀来流条件下,螺旋桨桨叶动应变的频域特性能明显反映出非均匀流场的主角频特征与螺旋桨轴频的耦合振动特性。在螺旋桨桨叶的三个不同径向位置处,桨叶的动应变频域变化特性均能够反映出螺旋桨的轴频及其谐频特征。其中,0.6倍螺旋桨半径位置处的动应变特性最为明显,0.8倍螺旋桨半径位置处次之,0.4倍螺旋桨半径位置处的变化最小;当激励频率fe=42Hz和fe=60Hz的两个外部轴向激励分别作用于螺旋桨-轴系时,螺旋桨桨叶动应变频域均会对其产生一个频率响应,其响应频率与激励频率始终保持一致。

非线性材料柱在轴向激励下的1/2亚谐共振特性

在考虑材料的非线性本构关系基础上,建立了非线性材料柱在轴向激励下纵向振动的非线性动力方程,采用谐波平衡方法求得了非线性材料柱在轴向激励下的1/2亚谐共振的近似解,并讨论分析了非线性材料柱在轴向激励下的1/2亚谐共振周期解的稳定性,给出了其动力不稳定的条件.经讨论分析可知:随着轴向激励力振幅的增大,非线性材料柱1/2亚谐共振的振幅、共振区域、不稳定区域也增大;随着非线性材料柱的横截面积的增大,非线性材料柱1/2亚谐共振的振幅、不稳定区域将减小,共振区域则增大.

一种多轴向耦合随机激励下缺口试件振动疲劳寿命预测方法

提出了一种多轴向耦合随机激励下缺口结构振动疲劳寿命预测的频域分析方法。实施了缺口试件的双轴向随机振动疲劳试验,研究了两个振动轴向上载荷谱之间的相干性和相位差对缺口试件疲劳损伤的影响规律;通过随机振动分析计算得到试件缺口根部各节点的应力功率谱密度矩阵,并假设缺口试件裂纹萌生点为历经von Mises应力最大均方根值的节点;缺口试件疲劳临界点可由疲劳裂纹初始点和修正临界距离理论确定;在疲劳临界点处通过Carpinteri-Spagnoli频域准则计算缺口试件的振动疲劳寿命,并与试验结果进行了对比。结果表明:该多轴缺口疲劳预测方法具有较高的预测精度,绝大部分预测结果都在3倍误差带内。

轴向激励下悬浮隧道锚索参数振动分析

考虑悬浮隧道锚索的垂度,导出了锚索在轴向激励作用下的非线性振动方程,并采用伽辽金法和龙格-库塔法对典型悬浮隧道锚索进行了数值求解。研究表明,锚索的参数振动响应与水体的阻尼力,锚索的垂度,索端激励大小有关;锚索的内外直径比应综合各种因素进行选取;不考虑锚索垂度的计算结果较考虑垂度的计算结果小;由于水体阻尼力的作用,悬浮隧道锚索的参数振动响应比空气中锚索的参数振动响应减小。

轴向周期激励下含脉动流体简支管道横向振动稳定性分析

研究轴向周期外激励对含有脉动流体两端简支输流管道横向振动稳定性的影响。基于经典流固耦合方程,采用二阶Galerkin方法求解,用解的收敛性作为稳定判据求取管道横向振动稳定性方程。研究结果表明,在管道某一失稳频率下,当管道受到相应频率的轴向激励且其激励幅在一定限度内时,该激励可以改善简支脉动输流管道横向振动的稳定性;当激励幅超过一定限度,系统的稳定性开始恶化;当轴向周期激励频率远离该失稳频率时,对该失稳频率附近管道的稳定性不产生明显影响。

一种多轴向随机激励下结构疲劳寿命分析方法

提出了一种多轴向随机激励下结构疲劳寿命估计的频域分析方法。首先,对结构进行频响分析,得到在基础加速度激励下的应力频响函数矩阵,通过随机振动分析,得到结构应力的功率谱密度矩阵;其次,采用等效的Von Mises应力功率谱密度将多轴应力问题转化为单轴应力问题;最后,利用单轴应力疲劳寿命估计的频域分析方法对结构疲劳寿命进行估计。对一典型构件在多轴向随机激励下的疲劳寿命进行了计算,并与实验结果进行了对比。另外,对构件在多轴向同时激励与单轴分别激励的疲劳损伤结果进行了对比分析,表明多轴向同时振动具有明显的多轴效应,因此进行多轴向振动疲劳研究十分必要。

摩托车车架多轴向多激励道路模拟试验方法研究

为在室内比较全面考核摩托车车架在实际道路行驶载荷作用下的疲劳可靠性,结合车架有限元分析建立了摩托车车架道路载荷谱采集方法,并对道路载荷谱进行了采集和分析。在分析摩托车车架实际行驶受力情况基础上,基于远程参数控制技术,结合美国MTS液压伺服作动器和控制系统,设计并搭建了一套多轴向多激励摩托车车架道路模拟试验平台,并提出了力-位移混合控制的道路载荷谱模拟迭代方法。结合所采集的摩托车车架道路载荷谱,采用力加载控制和惯性加载控制混合加载控制方式,在室内对摩托车车架道路载荷谱进行了高效准确的模拟,并建立了摩托车车架多轴向多激励道路模拟试验方法,为在室内考核摩托车车架的疲劳可靠性提供了一种行之有效的方法。

桥壳多轴向多激励虚拟试验系统研究

为提出一种多轴向多激励的桥壳试验方法,并为桥壳虚拟疲劳试验研究提供有效的输入手段。建立桥壳有限元模型并进行模态分析与模态试验,分析模态和试验模态不仅振型一致,而且各阶固有频率误差均<5%;在此基础上,采用模态综合法提取出桥壳柔性体文件;通过有限元柔性体文件替换法,建立了桥壳多轴向多激励的刚柔耦合虚拟试验系统,并基于简谐信号和随机信号进行系统仿真验证。基于道路模拟激励谱进行桥壳虚拟道路模拟仿真试验,并采用多轴向多激励道路模拟试验系统进行了试验验证,结果表明仿真与试验信号在幅值和趋势上具有较高的一致性,所建立的桥壳多轴向多激励虚拟试验系统具有较高的准确性,从而为桥壳设计验证和评价提供了一种高效准确的手段和方法。

多轴向随机激励下结构疲劳失效的判定方法

对多轴向振动环境下结构振动疲劳失效行为进行了试验研究,提出了2种多轴随机振动疲劳试验试件疲劳失效的判定方法。通过激光测振仪和35670A动态信号分析仪对结构的1阶固有频率进行跟踪监测,通过动态应变测试系统对试件缺口部位的应变进行了实时监测。根据试验数据,分析了多轴向振动环境下疲劳裂纹扩展与固有频率变化和应变变化的关系,确定了2种疲劳失效的试验判定准则,并对2种判定方法的适用性进行了讨论。

多轴向多激励振动技术

结合美国专家关于多轴向多激励振动系统的观点 ,论述了多轴向多激励振动的基本原理、简介了其发展过程 ,阐述了其技术现状 ,最后谈了几点看法。

埋地输液管道轴向地震激励下的动力响应(一)

考虑了管道与土壤之间及管道与液体之间的相互作用 ,研究了埋地管线在轴向传递的压缩波作用下的动力响应 ,利用有限元方法对运动方程求解 .对实际算例运算结果表明 :随土壤剪切模量的增大 ,轴向相对位移减小 ,轴向应力降低不明显 ;随管径增大 ,轴向相对位移增大 ,轴向应力降低不明显 ;随流速增大 ,轴向相对位移增大 ,轴向应力不变 .