均匀流场下平单轴光伏支架扭转气动失稳特征试验研究

由于发电量明显高于固定式光伏系统,平单轴光伏发电系统近些年得到了广泛的应用。平单轴光伏支架由于扭转刚度较低,在大风天气下容易出现扭转气动失稳现象,从而造成支架结构破坏。为了进一步深入了解该振动的发生条件和机理,本研究通过节段模型测振风洞试验研究结构自振频率、倾角、阻尼等参数对扭转气动失稳的影响,分析了气动阻尼和气动刚度随着风速和倾角的变化规律。研究表明,平单轴光伏支架的扭转气动失稳表现出较强的气动耦合效应,气动阻尼和气动刚度是影响平单轴光伏支架气动失稳的重要参数,对风速和倾角的变化较为敏感,该失稳现象具备自激振动的特点;扭转刚度的提高在某些倾角下可以有效地限制振幅,同时可提高结构在各倾角的临界风速;扭转气动失稳的倾角范围为-15°~20°,0°倾角附近临界风速较高,若采用小倾角进行保护时,建议将大风保护角度设为0°。

大跨径桥梁静风稳定参数的敏感性分析

随着桥梁跨径的不断增大,桥梁结构质量越来越轻、结构刚度越来越小、结构阻尼越来越低,从而导致了对风致作用的敏感性越来越大。基于风洞试验测得的主梁静力三分力系数,在综合考虑结构几何非线性和静风荷载非线性的基础上,对大跨径悬索桥以及大跨径斜拉桥进行了静风失稳全过程分析;然后分别考察了三分力系数、初始风攻角、桥塔风荷载、缆索风荷载以及边跨风荷载等参数对大跨径缆索承重桥静风稳定性的敏感程度。

基于应变能的三塔悬索桥静风失稳形态分析

因三塔悬索桥的中塔缺乏有效的纵向约束而对风作用敏感,为了深入研究三塔悬索桥静风失稳机理,以马鞍山长江公路大桥为背景,从应变能的角度分析该桥静风失稳形态。通过计算获得0°和3°初攻角下主缆、吊杆、主梁和桥塔等构件的应变能,并对比主梁和桥塔在失稳前、后各自由度应变能。结果表明:低风速下该桥相邻跨的位移呈相同的变化趋势,但在静风失稳临界风速下,邻跨位移出现了"分岔"现象,其静风失稳形态表现为反对称扭转与反对称竖弯的耦合;总应变能的变化规律由主缆主导,并且和初攻角有关;桥塔应变能增长主要由纵向弯曲引起;主梁应变能在侧弯、竖弯和扭转3个自由度上的分配比例关系反映了失稳后的弯扭耦合程度。

大跨度缆索承重桥梁非线性静风扭转失稳机理的研究

建立了静风荷载作用下大跨度缆索承重桥梁的非线性扭转失稳模型,导出了求解平衡路径的非线性方程。对于静风扭转平衡路径的稳定性进行了全过程的理论分析。分析了升力矩系数和扭转刚度的非线性特性对于稳定条件、失稳点以及失稳机理的影响。静风扭转失稳的性质为跳跃式极值失稳。发生失稳的条件取决于升力矩系数和扭转刚度的曲线形状。只有当升力矩系数曲线有上凹段或扭转刚度曲线有下凹段存在时,扭转失稳才有可能发生。对于升力矩系数曲线不存在上凹段和扭转刚度曲线不存在下凹段时,平衡路径是稳定的,不会发生静风扭转失稳。扭转刚度的弱化是引起静风扭转失稳的因素之一。升力矩系数的非线性特性将引起等效刚度弱化,也是引起静风扭转失稳的因素之一。当初始攻角较大时,这种等效刚度弱化效应尤其应该给予重视。提出了新的失稳临界风速公式。公式统一,包含了非线性失稳及线性理论的结果;公式简洁,形式上与线性理论的公式相同。对于线性扭转刚度或线性升力矩系数的情形,临界点的物理意义明确、便于图解。新的临界风速公式还反映了初始攻角的影响。初始攻角增大,临界风速减小。

S形曲线斜拉桥非线性静风稳定性分析

跨越复杂地形且满足结构受力要求,曲线斜拉桥由于其特殊的空间几何结构形态使其结构受力与直线斜拉桥有较大不同.为判断其抗风性能,依托大连滨海大道曲线斜拉桥工程,对S形曲线斜拉桥的非线性静风稳定性展开研究.验证数值模拟准确性后通过WORKBENCH平台建立主梁断面数值模型并划分结构网格,导入FLUENT中分别求得五类风攻角作用下主梁三分力系数,并分析其流场分布.采用ANSYS建立全桥模型,通过ANSYS中程序设计语言(APDL)编写桥梁非线性静风失稳临界风速求解程序,对曲线斜拉桥静风失稳动态进行全过程求解.结果表明:随着风攻角的增大,曲线斜拉桥主跨扭转变形逐渐增大至发散,具有较高的风荷载敏感性.

抗风缆对大跨度悬索桥的抗风静力效果研究

在悬索桥有限元模型上加抗风缆,施加风荷载,用二维线性方法计算桥梁临界失稳风速,计算在不同风荷载下跨中节点的横向、竖向和扭转位移.通过比较施加抗风缆前后桥梁跨中的响应表明:侧向位移显著减小,横向屈曲临界风速有所提高,表明侧向刚度增加;但竖向位移增大,通过比较加缆前后跨中节点的位移,加缆后扭转失稳有所提前,扭转发散临界风速有所降低.

悬索桥在静风荷载作用下的非线性计算分析

为了防止悬索桥在风荷载作用下产生过大变形甚至发生失稳,有必要对其进行非线性计算分析,以确定结构主要构件在风荷载作用下的变形特点,并判断其静风稳定性是否满足要求。以一中等跨径的悬索桥为实例,利用节段模型试验采集三分力系数,采用大型有限元程序ANSYS对其进行静风稳定性非线性计算,得到了悬索桥在递增变化的风荷载作用下的顺风向位移,以及最终发生静风失稳时的临界风速。计算结果表明,桥梁各构件位移随风速的增大而增大,横向屈曲最大风速大于临界风速,该桥的静风稳定性满足要求。

独塔斜拉桥静风稳定性分析

以某独塔钢箱梁斜拉桥为背景,进行抗风性能分析。采用计算流体动力学(CFD)数值模拟技术计算得到主梁断面的静力三分力系数,分析静风扭转发散机理。对桥梁结构进行自振特性分析,为进一步研究风致振动提供依据。最后,进行了风载响应计算,评估该桥的抗风性能。

汽轮发电机的振动问题(上)

本文分析了引起大型汽轮发电机振动的诸因素，并分别对其主要部件定子、转子的振动机理进行了分析，定性地确定了这些原因的主次，并通过理论计算、模拟试验、现场实测、经验积累，采取措施解决，为发展中国更大容量的机组打下了良好的基础。

某宽幅箱梁悬索桥气动特性节段模型风洞试验

大跨度桥梁由于其结构轻柔,容易出现静力失稳现象及各种形式的风致振动。通过对节段模型风洞静力三分力试验验证了某宽幅闭口箱梁悬索桥没有出现驰振的可能,并对全桥进行了几何非线性静风稳定分析,得到该桥的静风失稳临界风速。通过风洞弹性悬挂节段模型试验,得到了该桥的颤振临界风速。分析了阻尼比对于颤振临界风速的影响,试验结果表明阻尼比对于颤振临界风速影响不大。在风洞中观察到该桥成桥态在+3°、+5°攻角会出现扭转涡激振动,提高阻尼比可以有效降低涡振振幅。

箱梁悬索桥空气静力稳定的三重非线性效应

根据两塔三跨悬索桥的中跨跨径和最小主缆净截面面积与其他参数的关系,获得中跨跨径分别为1 000,1 500,2 000,3 000,4 000和5 000m悬索桥的加劲梁和主缆设计参数,并建立悬索桥参数化有限元模型;实现两重循环、两条主线超大跨度悬索桥三重非线性静风稳定性能分析方法;分别对闭口钢箱梁、理想平板、中央开槽钢箱梁、中央双开槽钢箱梁4种典型断面各6种跨度的悬索桥进行静风稳定性能分析.研究发现:材料非线性对超大跨度静风稳定性能影响不大于5%;几何非线性和气动力非线性对静风稳定性能的影响最大可超过50%;跨度小于2 000m悬索桥采用闭口钢箱梁断面可满足静风稳定性能的需求,超过2 000m需采取开槽措施,2 000m是闭口钢箱梁悬索桥的空气静力稳定上限.

桥梁非线性二维静风稳定性分析模型研究

传统的二维静风失稳模型没有考虑结构扭转恢复力以及气动力与攻角的非线性函数关系，已不能满足实际工程建设的要求．为提高计算精度，通过引入实测扭矩一转角函数关系并将升力矩按泰勒级数展开至二次项，提出一种改进的二维静风失稳模型，在此基础上推导出静风扭转发散临界风速计算公式．运用该方法对一座高风速区大跨度钢箱连续梁桥在施工过程中最大悬臂状态的静风失稳临界风速进行计算，并将计算结果与传统的二维静风失稳模型和三维静风失稳模型进行对比．结果表明：所提出的改进二维静风失稳模型具有很好的计算效率和精度，研究成果可以应用于工程实践．

服役公路斜拉桥静风稳定及参数敏感性分析

大跨度斜拉桥由于其结构轻、柔,成为典型的风敏感结构,风荷载作用下斜拉桥的稳定性成为设计及运营中的关键问题。以宁波象山港公路斜拉桥为工程背景,用ANSYS软件建立计算有限元模型来研究大跨斜拉桥的静风稳定及参数敏感性。在综合考虑斜拉桥的结构非线性和静风荷载非线性影响的基础上,采用风荷载增量和内外双重迭代相结合的方法计算不同风攻角下宁波象山港斜拉桥的静风失稳临界风速,并研究初始风攻角、斜拉索断索率、三分力系数等参数对大跨径斜拉桥静风稳定性的影响,从而得到静风失稳风速对各参数的敏感性,为服役中大跨径斜拉桥的静风稳定性分析提供参考建议。