架空输电铁塔动力风响应的数值模拟

运用有限元数值方法分析了两跨三基架空输电线路的顺风向动力响应 .中间铁塔由空间梁单元进行模拟 ,两端的铁塔通过动力等效简化为梁模型 .假设悬垂架空线节点具有空间三个方向平移特征 ,并引入了几何非线性的影响 .在考虑各节点风力空间相关的条件下 ,利用Karman风速功率谱对节点风力进行了数值模拟 .研究表明 ,在分析架空输电铁塔风载条件下的动力响应时 ,应该考虑架空线的动力响应特性的影响 .

混合回归模型及其在高层建筑风响应时域分析中的应用

针对多维AR模型同时求解回归系数矩阵所有元素的一些不足之处 ,本文提出了混合回归模型 ,实例分析表明 ,混合回归模型对脉动风的仿真是有效的 ,用于高层建筑风响应时域分析 。

高层建筑风响应及等效静态风荷载的研究

从悬臂梁振动理论出发,讨论了高层建筑风响应的计算以及在风洞中利用高频天平测量高层建筑风荷载的原理,并进一步分析讨论了沿建筑物高度分布的平均风力、脉动风力、风致振动惯性力以及建筑结构设计所需要的等效静态风荷载的确定问题,指出了所提方法的局限性和应用范围,可为高层建筑结构设计中的风荷载确定提供参考.分析结果表明,求沿高层建筑高度分布的等效静态风荷载的方法适用于顺风向风力,在应用于横风向风力时由于涡脱落力的影响有理论误差.

立方非线性二元机翼突风响应仿真研究

研究突风响应气动弹性问题,由于飞行器高速飞行,动力系统响应直接影响系统的性能,而系统结构上的非线性增加了突风响应问题的复杂程度。为分析性能,提出以经典的二元机翼为对象,通过建立三自由度二元机翼在突风下的增广状态空间运动方程,针对立方非线性刚度弹簧系统,研究各自由度采用立方结构非线性系统响应。仿真结果表明系统采用线性刚度突风只影响系统响应振幅,沉浮弹簧采用立方非线性刚度系统后系统颤振速度变小,俯仰方向和操纵面扭转弹簧采用非线性刚度后系统颤振速度增大,结果可为研究三维机翼非线性颤振提供一定的研究基础。

群体高层建筑基于混合回归模型的风响应时域分析

针对多维ＡＲ模型同时求解回归系娄 阵所有元素的一些不足之处，本文提出了混合回归模型，数据模拟实验表明，混合回归模型对脉动风的仿真是有效的，用于群体高层建筑的风响应时域分析，能得到令人满意的结果。

大跨径悬索桥的风响应及抗风措施

悬索桥跨越能力大，外形美观是其突出的优点，但由于结构体系的柔性，其刚度较之斜拉桥要小得多，因而风荷载往往控制其设计，在设计、施工阶段，对风响应和抗风措施应予高度重视。阐述了大跨径悬索桥的风响应，并提出增强悬索桥刚度，减少挠度，提高抗风能力的几种可行的方案，以供设计、施工人员参考。

混合回归模型及其在群体结构风响应时域分析中的应用

针对多维 AR模型同时求解回归系数矩阵所有元素的一些不足之处 ,本文作者提出了混合回归模型 ,其数值模拟实验表明 ,该模型对脉动风的仿真是有效的 ,用于群体结构的风响应时域分析 ,能得到较令人满意的结果。

大展弦比复合材料机翼的突风响应

大展弦比复合材料机翼受到的载荷主要来源于突风,较大的突风响应会影响飞机的飞行性能和安全性。为此建立了大展弦比机翼突风响应的分析方法。对于离散突风,通过时间积分得到响应的时间历程;对于连续突风,由频响函数求得响应的功率谱密度。以某机翼为例进行了数值计算,得到了不同突风速度、不同铺层角下,机翼的突风响应。结果表明,对于离散突风,翼尖的最大加速度和翼根最大弯矩都随突风速度的增加而增加,铺层角对翼尖处的最大加速度影响不明显,但对翼根弯矩有较明显的影响;对于连续突风,随着铺层角的增加,翼尖响应的均方值有明显的增加。

镂空双层幕墙对高层建筑结构风响应的影响

镂空双层幕墙以建筑节能与美学方面的突出优点日益得到建筑界与工程界的青睐。镂空层具有柔化建筑角部气流分离的作用,对控制高层建筑的风振响应也应产生有利影响。为此以一栋典型方形高层建筑的风振加速度和结构风荷载为例,通过详细的风洞试验研究了镂空双层幕墙的效果,重点研究镂空双层幕墙覆盖面积与覆盖位置的影响,同时考察了不同类别场地的影响。研究结果证实了镂空双层幕墙在抑制建筑横风向响应方面的有效性,特别是当镂空双层幕墙位于建筑物上部且覆盖至少1/6总高度时有效性更为显著。同时发现镂空双层幕墙的有效性随约化风速(无量纲参数)不同而有所变化。当约化风速<10.5时,覆盖建筑物上部1/3高度的镂空双层幕墙可使建筑物的加速度降低20%~30%。当约化风速>10.5时,风振加速度和结构风荷载则可以降低多达45%。这表明镂空双层幕墙不仅可以用于降低极端风下的结构设计风荷载,而且可用于改善建筑物在常遇风条件下的运营品质。风洞试验结果还表明,不同场地条件下镂空双层幕墙在减少横风向响应方面的效果基本类似。因此,在建筑优化设计中可以将镂空双层幕墙考虑为对现有建筑空气动力学优化方法的一个理想补充。

基于偶极子的连续突风响应改进算法

文章阐述了基于亚音速偶极子网格法的连续突风响应改进算法。采用四次多项式来近似增量核函数分子,放宽了非定常气动力计算中对气动网格展弦比的限制。以弹性机翼结构为例,探讨了气动网格单元展弦比和网格数对连续突风响应计算结果的影响。对比经典算法、改进算法计算结果,表明改进算法可行有效。该算法减少了高频气动力计算中所需的展向网格数目,可以节约计算时间或存储空间并提高计算精度,对突风控制与减缓研究有一定的指导作用。

直升机惯性交感对操稳特性和突风响应的影响

本文研究直升机惯性交感对操稳以及对在突风中响应的影响.旋翼动力学模型采用水平铰外伸和根部弹性约束,诱导速度在桨盘处的分布采用广义涡流理论所导的公式,突风模型为飞行品质规范所要求的正弦平方型.最后以某典型机为算例,比较了计及惯性交感与否的操稳特性和突风响应的影响.

关于镂空双层幕墙对高层建筑结构风响应的影响分析

幕墙结构需要具有较强的稳定性,能够降低风力对结构的影响,使幕墙结构能够正常使用。基于此,本文将从风振控制、风洞试验、风响应分析等方面对镂空双层幕墙对高层建筑结构风响应的影响进行分析,对幕墙风响应特性进行研究,使幕墙的抗风能力符合要求,能够更好地应对风力环境,保障幕墙能够稳定工作,从而提高幕墙使用的安全性。

矩形平面气承式膜结构平均风荷载与风响应特性研究

气承式膜结构是典型的风敏感结构,在风荷载作用下膜面会产生较大变形,抗风问题是制约膜结构发展的重要因素。为了研究矩形平面气承式膜结构的风荷载特性,设计并制作了6个不同的刚性模型,利用尖劈、粗糙元和锯齿挡板对A、B、C共3类地貌进行模拟,在大气边界层风洞中进行了矩形平面气承式膜结构刚性模型测压试验,分析了风向、矢跨比、长宽比以及地面粗糙度等因素对结构表面平均风压分布的影响,并计算了结构在不同风向角下的风力系数。基于风洞试验获得的风荷载数据,在有限元软件ABAQUS中对原型尺寸的矩形平面气承式膜结构进行了风振响应分析,膜面选用M3D4R单元建模,拉索选用T3D2单元建模,研究了不同风向角下结构的平均风响应特性,总结了风荷载作用下膜面的位移及应力分布规律,确定了出现位移极值及应力极值的位置,最后提出了适用于矩形平面气承式膜结构的风荷载体型系数分区方案,并给出了不同分区的建议取值。研究表明:矩形平面气承式膜结构的平均风压系数受风向和结构长宽比的影响较大,受地面粗糙度影响较小;长宽比越小,上吸区的风压越小;随矢跨比增加,迎风区正风压系数增加,上吸区负风压减小;0°风向角下矩形平面气承式膜结构的风力系数最大;0°及45°风向角下,矩形平面气承式膜结构的迎风面及顶部变形较大,90°风向角下迎风面变形较大而顶部变形较小;0°及90°风向角下,结构两侧与中部连接的凸起部位应力较大,45°风向角下迎风面拐角处出现明显褶皱并伴随应力集中;0°风向角下位移及应力均最大,90°风向角下位移及应力均最小;建议0°和90°风向角下矩形平面气承式膜结构风荷载体型系数采用5分区形式,45°风向下采用7分区;0°及90°风向角下结构分区风荷载体型系数受矢跨比影响明显,45°风向下结构分区风荷载体型系数受长宽比影响明显。

基于ANSYS Fluent的微型汽车气动力分析及风扰响应系统设计

为提高微型汽车在横风作用下的驾驶安全性,文章利用ANSYS Fluent软件模拟了0°至90°风向下的风洞实验,获取和分析了不同驾驶速度、风向和风速等对车辆稳定性的影响。基于以上研究设计了一款微型汽车横风风扰响应系统,可实现车辆环境智能判定与驾驶员自动警示。该系统可提升微型汽车在复杂风环境下的安全性,拓宽其应用场景,对微型汽车的研究与应用有重要价值。

基于CFD的机翼突风响应计算

利用网格速度理论,计算机翼在锐边突风和1-cos突风下的响应,研究气动非线性和自由度耦合对翼尖加速度和升力系数的影响。采用中心格式有限体积法进行空间离散,并用双时间推进法求解非定常Euler方程。计算了刚性(沉浮)和弹性机翼在锐边突风下的加速度响应,以及刚性机翼(沉浮+俯仰)在1-cos突风下的升力响应过程,并分别与片条理论和六自由度方程的计算结果比较。在低马赫数时,各种方法得到的结果符合得很好,直接验证了网格速度方法在三维弹性和刚性机翼突风响应计算中的准确性,为计算流体力学(CFD)技术在突风响应计算中的应用打下基础。从高马赫数时CFD计算得到的结果可以看出,气动非线性对于机翼突风响应的结果影响比较大,在实际突风响应计算中必须考虑由于非线性带来的影响,而六自由度方程中各个自由度的耦合作用对升力的影响不大。

考虑颤振和突风响应的飞机刚度设计方法

介绍了飞机气动弹性安全性指标——颤振和舒适性指标——突风响应;探讨了飞机飞行品质的舒适性概念;结合飞机工程设计,提出了考虑气动弹性安全性和舒适性的飞机刚度设计方法,给出了一个大展弦比、后掠机翼的刚度设计。算例结果表明,在满足颤振包线的前提下,采用该设计方法使得机翼刚度水平提高了28%,突风响应加速度减小了12.5%,舒适度提高了14.88%。说明在满足颤振安全要求的前提下,通过考虑舒适性的突风响应迭代计算,可以降低飞机突风响应加速度,从而提高飞机的乘坐舒适度。

基于风致响应的高层建筑等效静力荷载研究

为研究风荷载作用下高层建筑动力响应对其顺风向等效静力风荷载的影响,基于结构风致响应动力学理论、脉动风速功率谱密度函数与相干函数的维纳辛钦关系及脉动风速准定常关系,采用随机振动振型分解方法对高层建筑的风致响应进行了研究.首先,对高层建筑的平均风响应、背景风响应和共振风响应进行了理论分析,并推导出了沿结构高度分布的高层建筑顺风向等效静力风荷载理论计算公式;其次,通过对理论公式中各参数对计算结果的影响进行分析,提出了便于实际应用的高层建筑顺风向等效静力风荷载简化计算方法;最后,设计了4个典型高层建筑算例模型,并与阵风荷载因子法(gust load factor method,GLF)和惯性风荷载法(inertial windload method,IWL)进行对比,研究了本文方法的可靠性和有效性.研究结果表明:当结构高度小于250 m时,3种方法所计算出的分布风力、剪力响应和弯矩响应偏差要大一些,GLF法计算结果最大,IWL法的计算结果最小,本文方法介于二者之间;当结构高度大于350 m时,分布风力的偏差在15%以内,对于剪力响应和弯矩响应的偏差在10%以内;本文方法与IWL法在剪力响应方面的差异率在–1%～18%之间,与GLF法的差异率在–12%～5%之间;本文方法与IWL法在弯矩响应方面的差异率在–6%～10%之间,与GLF法的差异率在–16%～5%之间.

桥梁结构地震响应与对风响应

桥梁作为重要的交通枢纽工程,已经成为当前社会的重要交通方式之一,但是,在地震荷载和风荷载作用下,容易使桥梁结构发生振动,进而引起结构或构件疲劳破坏的问题,对行人和车辆通行安全形成了威胁,甚至由于桥梁结构完全破坏,形成严重的生命财产损失,对社会发展形成极为不利的影响作用。本文主要分析桥梁结构地震灾害产生原因和风荷载的特点,讨论桥梁结构地震相应与对风响应的有效措施,为我国桥梁安全提供充分的保障。

超大型冷却塔随机风振响应分析

冷却塔在随机风荷载激励作用下,动力响应具有小变形、弱非线性特点,固有频率在低频段密集分布,模态之间耦合效应较为明显。基于冷却塔刚体模型表面同步测压风洞试验结果,以非定常气动力作为输入荷载,考虑冷却塔多模态之间耦合效应,利用虚拟激励法和振型迭加法进行结构随机风振响应分析。定量地比较了结构风振响应中背景分量和共振分量的贡献,研究了参振模态数目、力谱交叉项和结构阻尼比等参数的作用效果,并与冷却塔气弹模型测振风洞试验结果进行了比较。

带支撑Maxwell阻尼器耗能隔震结构的随机风振响应分析

对设置带支撑Maxwell阻尼器的高层耗能隔震结构的随机风振响应进行了研究。建立结构运动方程,基于传递函数法及随机振动理论,获得结构基于Davenport谱激励下位移和阻尼器受力响应方差,并将其分解为系列标准振子的线性组合,得到结构随机风振响应的解析表达式、阻尼器受力的随机响应、等效风荷载取值,从而建立了带支撑Maxwell阻尼器高层耗能隔震结构的随机风振响应解析分析方法。算例分析表明:支撑刚度对阻尼器的减震效果有着较大的影响,以上部结构风振位移响应为例,阻尼器的支撑刚度为1倍隔震层刚度比支撑刚度为0.001倍隔震层刚度的位移响应减小了30%左右。所获得的解析解对耗能隔震结构的设计和阻尼器的参数优化设计具有重要的意义。