基于竞赛输电塔结构模型的减隔振装置

以浙江省第十八届大学生结构设计竞赛“输电塔结构设计与模型制作”赛题为背景,研究输电塔结构在断线动力载荷下的受力和结构选型。方案阶段对比分析了不同结构选型的优劣;融入减隔振理念进行设计:头部与主体脱开并巧妙设置圆形压槽轨道作为减隔振装置,通过头部沿轨道转动摩擦耗能减振,独具创新性。经试验验证,并结合解析计算与SAP2000软件电算分析,得到圆形轨道减隔振装置可有效减少结构的断线动力效应、提高主体结构的安全储备的结论;旨在为类似竞赛模型和相关实际工程提供实践和理论意义上的经验指导。

圆环非线性恢复力的梁约束模型建模

圆环隔振器是一种以圆环结构为基础的非线性隔振器,圆环结构在压缩变形过程中会受到压力和环面拉伸的耦合作用,从而产生非线性恢复力,对圆环结构非线性恢复力的精确建模是研究隔振器性能的关键。将圆环结构等分为多段曲梁,利用梁约束模型对每段曲梁建立计及几何非线性的力-位移关系模型,结合曲梁间的力传递关系和几何约束关系,建立了圆环整体在压缩过程中的非线性恢复力模型,并计算了圆环变形过程中所有分段点处的正应力。通过电子伺服疲劳试验机对圆环结构在压缩过程中的恢复力进行了测量,验证了梁约束模型的建模精度。研究结果表明,利用梁约束模型可以表征圆环结构非线性恢复力特性,其建模精度与椭圆积分法相当,而模型表达式和求解过程都比椭圆积分法简洁。圆环在压缩量最大时正应力最大,此时最大正应力在圆环的上下端点。梁约束模型的建模精度随着分段数的增加而提高,当分段数大于12时,梁约束模型的恢复力计算误差小于2%。

非连续弹性圆柱实心桩屏障对弹性波的隔离

采用波函数展开法和Graf加法定理,根据桩土界面处位移和应力连续的边界条件,得到了非连续弹性圆柱实心桩屏障对入射平面P波和SH波散射系数的理论解,通过引入无量纲位移,即屏障后某处土体内由入射波和散射波引起的总的纵向位移和水平位移与未设屏障时由入射平面P波和SH波在该处土体内单独引起的位移幅值的比值,根据求得的散射系数的理论解,绘制了平面P波和SH波单独入射情况下,弹性圆柱实心桩屏障后不同位置的无量纲位移、不同剪切模量的弹性圆柱实心桩屏障后的无量纲位移等值线和透射系数随桩间距的变化曲线,通过研究这些图件进而分析了屏障后不同位置、剪切模量、桩间距和入射频率对非连续弹性圆柱实心桩屏障的隔离效果的影响,为非连续弹性屏障的隔振设计提供了理论依据。

两端剪力薄膜支撑圆柱壳体的点导纳特性

针对两端剪力薄膜支撑各向同性圆柱壳体的动力响应问题,基于多种经典薄壳理论及模态叠加原理,考虑到非径向振动惯性项的贡献,同时计入正余弦模态的响应,推导了圆柱壳体同时受简谐集中力与力矩激励下的力导纳、力矩导纳以及耦合导纳的完整解析表达式。算例表明,圆柱壳体运动方程中的非径向振动惯性项对各阶模态及导纳幅频的预估精度影响显著;耦合导纳实部具有可负性规律,对输入壳体的振动能量起着重要作用。旨在为两端剪力薄膜支撑圆柱壳体结构的减振降噪和以其为支承基础的主被动隔振系统的设计提供理论指导。

圆柱壳体基础隔振系统导纳功率流特性

针对圆柱壳体基础上动力装置隔振问题,建立复杂振源激励、多弹性支承、柔性圆柱壳体多维耦合传递矩阵力学模型。基于经典薄壳理论和模态叠加原理,同时计及奇偶模态响应,给出两端剪力薄膜支撑各向同性圆柱壳体的点导纳解析表达式,以导纳矩阵形式表征不同激励组分与速度响应的交叉耦合关系。考虑弹性支承的多维波动效应,运用子结构导纳法推导整体系统的功率流传递方程。研究表明:振源垂向、横向激励力与倾倒力矩诱发的隔振器纵向及弯曲谐振是中高频域系统功率流提高的主要原因;力矩激励对于柔性壳体基础功率流传输具有重要影响;壳体基础的径向弯曲振动在整个系统能量传递中占据支配地位,与其相关的弯曲机械波是主要结构声源。所用建模分析方法具有模块化延拓性,旨在为系统结构参数优化及后续的主被动一体化控制策略确立理论依据。

圆柱壳内隔振系统的波动模型及其振动特性

针对圆柱壳内动力机械的隔振设计问题,建立了由多向扰动振源、斜置弹性支承、两端剪力薄膜支撑各向同性圆柱壳体基础组成的隔振系统解析形式波动模型,并通过有限元法验证了所建模型的有效性。基于Goldenveizer-Novozhilov薄壳理论和模态叠加原理,考虑弹性支承的分布参数特性,运用子结构导纳法推导了整体系统的耦合振动传递方程,以功率流为价值函数对系统的耦合振动机理进行了探究。数值仿真表明:隔振器的分布参数特性及与基础模态的耦合交互使得高频域系统功率流下降趋势变缓,影响高频隔振设计可靠性;适度增大隔振器斜置倾角,可使系统的各向刚体模态波峰聚集在较窄的频带范围内,同时降低传递到基础的功率流幅值,收到更好的隔振效果;可通过配置合适的隔振器斜置倾角,获取动力机械独立的横向及横摇振动。

环形钢丝绳隔振器动态特性建模与参数识别

设计一种采用独立钢丝绳圈作为弹性阻尼元件的环形钢丝绳隔振器。由于其结构的独特性,该隔振器具有非线性弹性刚度和垂向非对称迟滞动态特性。针对该特性,提出一种改进的归一化Bouc-Wen模型,采用分阶段识别方法进行参数辨识研究,并对提出的模型和参数识别方法进行周期性加载试验验证。结果表明:本文所提出模型以及参数识别方法对于该隔振器垂向非对称迟滞动态特性描述是非常准确有效的,为该隔振器动态设计方法奠定了基础。

超大型双层重型圆振动筛的选型设计及设备优化

针对铜矿峪矿的矿石性质及建设要求,对预先筛分设备进行了选型与计算,介绍了YKR超大型双层重型圆振动筛在试车期间存在的问题和处理措施,结果表明,采用双级减振系统进行设备优化后,减振效果显著。

负电容压电分流的圆环超构材料隔振

针对共振结构宽频振动控制不足,本文研究了力电耦合超构材料的振动隔离特性。以超构材料存在带隙特性为出发点,设计了一种周期性铺设有压电纤维片的圆环超构材料,外接负电容分流电路以实现振动衰减作用。建立了超材料圆环的动力学方程,并通过有限元仿真软件验证了其衰减特性。发现圆环超构材料出现局域共振带隙,负电容分流电路的加入不仅在一定程度上拓宽带隙,且其减振效果十分显著。

SZ1530惯性圆振动筛隔振装置的改造设计

介绍了将SZ1530惯性圆振动筛隔振装置改造采用圆柱螺旋弹簧的特点和优点,并从振动筛的振动分析入手,以频率比的方法导出了隔振圆柱螺旋弹簧的设计计算方法和计算公式。按设计改造后生产应用,当磨机给矿粒度由25-0 mm下降到18-0 mm时,碎磨总电耗可降低11.17%,取得了良好的效果。

基于桩间角度对环形排桩减隔振效果分析

为研究环形排桩隔振效果中桩间角度对其影响效果,通过模型实验,以振幅衰减加速度为评价指标,研究了混凝土排桩在环形排列情况下桩间角度为变量时的隔振效果。研究结果表明:环形排桩具有一定的减隔振效果,对称轴线桩后Ar值在0.32~0.68之间;混凝土排桩桩间角度越大,混凝土桩的隔振效果越差。

聊城光岳楼木结构地面交通激励模拟及隔振措施研究

以聊城光岳楼木结构为研究对象,基于其实测动力特性参数,采用ANSYS软件建立了上部木结构-高台基-地下市政管道及周围土层整体有限元模型,模拟讨论了不同车辆类型、不同车速、安全距离及车辆作用方式等多种工况下光岳楼木结构的振动响应;针对地面交通振源特点,提出了设置环形隔振沟作为减振措施,讨论隔振沟位置、深度、宽度及填充材料对减振效果的影响。结果表明:环形隔振沟的位置、深度对减振效果影响较大,宽度影响较小;硬性填充材料比弹性材料更有利于减振。为减小地面车辆振动对光岳楼木结构的影响,建议将环形隔振沟设置在距光岳楼中心点35m处,深度取6m、宽度取2m,且沟内填充材料混凝土有利于减振。

圆板基础上隔振参数的简便算法

以粘弹圆板作板状柔性基础的力学模型。首先建立隔振系统的运动微分方程组，通过微分方程和边界条件的拉氏变换，导出原始隔振系统的传递函数和振动传递率。然后利用三项简化原则导出等效离散系统力学参数的解析式。数值计算结果表明，基础激励频率接近圆板的主频率发生共振时，可用两级离散隔振系统作为原始混合力学系统的等效模型。在有实用价值的参数范围内，此种算法能满足工程设计计算的要求。