高速铁路周期性桥梁频域有限元法及墩底动反力分析

基于高速铁路工程中常用的等跨径布置简支梁桥的特点,采用无限周期结构理论和有限元法在频域内建立了桥梁结构的分析模型,提出了任意荷载列作用下桥梁结构周期性单元受等效结点荷载时矢量频谱的计算方法,并且通过与既有文献结果的对比验证了本文计算模型的正确性。以某高铁线路上32 m等跨径布置高架桥为例,分析了其能带特性及其在不同频率轨道不平顺引发的移动简谐荷载激励下的动力响应及墩底动反力。计算结果表明:该周期性桥梁结构在低频段和高频段存在共有的通带频率;由于轨道不平顺的影响,桥梁结构截面位移及墩底动反力均出现明显的周期性特征,且动力响应随激振频率的增大而增大;该周期性理论和频域有限元法可以准确有效地计算出任意跨梁体的动力响应和墩底的动反力,为环境振动研究领域中场地振动荷载源的求解提供了研究思路和计算方法。

半无限弹性空间中移动荷载动力响应的频域-波数域比例边界有限元法分析

基于Fourier积分变换和虚功原理,形成了频域-波数域比例边界有限元法,分析了移动荷载作用下半空间域弹性空间动力响应。首先对半无限域弹性体的动力控制方程进行时间到频域,荷载移动方向的空间域到波数的Fourier积分变换,然后选择比例中心,利用虚功原理,在地铁隧道孔洞横截面环向上采用有限元法意义离散,建立了频域-波数域比例边界有限元方程,进而形成了一阶微分矩阵方程形式的半无限空间动力刚度。文中理论推导表明:利用文中方法分析半无限域中沿地铁隧道结构纵轴向的移动荷载动力响应问题,不仅可避免无穷边界计算处理误差,而且可极大减小计算分析量。计算结果表明:半无限弹性地基的振动响应随移动荷载速度增大而增大,尤其是当荷载速度增大到土体剪切波速后,振动波传播到土体表面引起土体振动显著增大,土体振动性增大,将会对土体及表面结构的安全性形成一定影响,另一方面土体的振动在沿地铁隧道纵轴向的衰减比竖向慢。

时域有限差分法和基于频域的有限元法模拟仿真在通 信车的天线布局设计的应用

在进行通信车天线布局设计时,本着理论分析与实际测试相结合的原则,运用基于计算电磁理论:的系统电磁兼容仿真软件,天线布局设计选用时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain)和基于频域的有限元法(Finite Element Method)对系统进行详细的模拟仿真,将计算结果与实测结果进行对比,修改分析模型,提出多种布局方案,最终确定最佳天线布局,达到系统的电磁兼容性能指标.

蜂窝夹芯结构吸波性能的有限元计算分析

针对周期性蜂窝夹芯结构型吸波材料的非均匀性,提出采用频域有限元数值仿真和散射参数反演法计算不同构型蜂窝夹芯材料的雷达散射截面(RCS)和反射系数,并探讨了周期性蜂窝夹芯结构中胞元的尺寸效应对结构型吸波材料隐身性能的影响.计算结果表明:对于具有相同体分比的不同构型蜂窝夹芯结构型吸波材料,当胞元尺寸大于工作波长时,夹芯材料的不均匀性导致RCS值变化幅度较大;随着尺寸的缩减,RCS值逐渐减小且变化趋于平缓.但在不同入射方向具有明显的散射特性,而且不同构型蜂窝夹芯结构的反射系数也表现出明显的尺寸效应.研究结果为周期蜂窝夹芯结构型吸波材料的多功能设计提供了计算依据.

电力谐波对变压器套管电容芯子介质损耗的影响研究

变压器绝缘套管中实际加载的电压波形中谐波成分含量较高,为了探究电压谐波对变压器套管电容芯子介质损耗的影响,基于频域有限元法建立了220 k V电容式变压器套管的有限元模型,获得了变压器套管电容芯子绝缘介质的非线性频变特性曲线,并进一步考虑了电容芯子介电常数频变特性对其介质损耗发热的影响。在给定波形参数下,电容芯子在谐波作用下的频变特性对介质损耗发热的增强系数仅为0. 27%,高次谐波对电容芯子的介质损耗发热影响较小。研究结果对于电容式套管的介质损耗发热和其事故分析具有一定的参考价值。