云山大桥振动模态与特征频率分析研究

针对云山大桥振动的振动模态和特征频率,本文采用COMSOL软件建模分析。结果显示:(1)桥梁在不同特征频率下呈现多样振动模态,包括竖直上下摆动和水平摆动等。(2)桥梁端部固定状态对特征频率影响明显,由大到小排序:两端固定、一端固定一端自由、两端自由。(3)弹簧基座刚度越大,特征频率越高,反映出约束增加导致整体稳定性提高。(4)材料密度增加导致特征频率降低,质量因子随振动阶数增加而增大。

高墩梁桥考虑墩身高阶振动的水平向主导振型

规则中、低墩梁桥的水平向动力特性主要取决于对应方向的基本振型,因而可近似按单自由度体系对其进行抗震性能研究和抗震设计。而高墩梁桥由于墩身质量参与和高阶振型影响,其动力特性较为复杂,难以借用单自由度体系模型进行抗震分析和研究。为进一步了解高墩梁桥的动力特性和地震反应特点,将高墩梁桥简化成单墩-质点体系模型,考虑墩身质量参与和高阶振型,分别研究墩高、墩顶集中质量和梁-墩质量比等参数对体系水平向主导振型分布的影响,提出梁-墩质量比是决定单墩-质点体系水平向振型质量参与系数的主要因素,并通过曲线拟合给出了二者间的函数关系式;再利用反应谱方法计算体系在不同地震动输入下的墩底内力和墩顶位移,分离出前几阶水平向振型对体系地震反应的贡献率,依此给出因计算目标而异的选取单墩-质点体系水平向主导振型的合理判据。

关于结构振型参与系数和振型贡献的分析

采用振型分解反应谱法求解多自由度弹性体系的地震反应时,为了在满足所需计算精度的前提下减少工作量,需要对振型数量进行合理的选择,而振型数的确定主要取决于结构各阶振型对总体反应的贡献。通过数学推导,对振型贡献及振型数量的选择问题进行了研究。首先,讨论了振型参与系数的性质,在此基础上给出了能够反映结构振型贡献参数的数学表达式,对这些参数的力学含义进行了解释,并给出了相关证明;其次,对有效质量法、振型位移控制法等基于不同振型贡献标准的确定振型数的方法进行了分析比较,指出了其合理性和不足。本文研究对进一步理解结构振型贡献和振型数的选择问题具有一定的理论意义。

基于小波⁃VMD联合降噪的传动系扭振信号分析

针对试验测得转速、角加速度信号降噪问题,提出一种小波阈值去噪和变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)相结合的联合降噪方法,用于对角速度、角加速度信号进行处理。首先,对双质量飞轮减振性能进行整车试验及信号采集,获得双质量飞轮第1质量和第2质量角速度、角加速度信号;其次,对小波进行参数优选,提出以信噪比峰峰值来评价小波参数对其去噪性能的敏感性强弱,在此基础上优选得到小波参数;最后,利用VMD分解得到若干模态分量(intrinsic mode function,简称IMF),通过互相关系数选择主要IMF并进行信号重构,获得最终去噪信号,并对去噪结果进行分析。结果表明,所提方法能够有效去除角速度与角加速度信号中的噪声成分,去噪信号与原信号相关系数分别为0.9985,0.9975,0.8354和0.6836,同时计算得到双质量飞轮加速工况下角速度和角加速度衰减率都在80%以上,满足设计性能要求。

考虑模态质量耦合的随机振动准静态载荷计算

针对目前模态质量参与法没有考虑模态质量耦合影响而导致模态密集时随机振动准静态载荷计算出现较大误差,从多自由度振动方程出发,利用模态理论和随机谱理论,分析推导出包含模态质量耦合作用的完全模态质量参与法,分析了耦合项的影响规律。此改进的模态质量参与法可用于计算包括密集模态在内的随机振动准静态载荷,并针对模态频率比大于0.95的密集模态给出简化计算公式。以一个算例验证了密集模态的准静态加速度载荷计算。

关于改进我国大跨缆索支承桥抗震设计的意见

结合我国公路大跨缆索承重桥抗震设计规范的编制和修订 ,讨论“中震不坏 ,大震可修”的两阶段抗震设计原则 ,用重现期表示两个地震动水准 ,分析模型应包含伸缩缝的摩擦和撞击并考虑非经典阻尼。弹性设计使用反应谱振型分解法 ,设计反应谱应针对不同阻尼比 ,其周期范围应达到桥的基本周期 ,当一座桥不同桥墩地基有不同场地类型时建立包络谱或加权平均谱的方法 ,反应谱振型分解法中用有效振型参与质量比确定参与组合的振型数 ,并可用横桥向加速度反应谱与剪切行波引起的结构水平最大转角间的关系以及用压缩行波引起的地基相对位移的简化计算法近似确定非一致地震动的影响 ,分析对地震地面运动三方向分量的反应的必要性及组合方法。非弹性设计使用时程分析法 ,此时恒载与地震地面运动三方向分量时程应当同时作用到结构上 ,使用高质量一致或非一致地震地面运动时程 (包括近场强震特有的大速度脉冲 )的必要性和产生方法 ,用Pushover分析验算非弹性时程分析的结果 ,能力设计的必要性和超强系数的确定 ,以及延性设计的特殊构造要求。

曼型干式煤气柜气弹模型设计与模态参数识别

为了设计并制作出满足曼型干式煤气柜动力特性及流体力学相似准则的气动弹性模型,应用背景-共振能量参与系数法对煤气柜结构进行风振响应主要贡献模态识别,分析了模型设计中的主要参数,讨论了质量不相似对模型风振响应的影响,并推导了修正方法.详细阐述了煤气柜气弹模型加工、制作方法,对煤气柜气弹模型进行模态参数识别.结果表明:煤气柜结构风振响应主要贡献模态为前10阶模态;柜体内压对结构振动频率影响较小,一般在5%以内;在煤气柜设计中,仅需模拟柯西数相似即可;质量不相似模型风振响应的修正结果与原型风振响应差别在3%以内,煤气柜气弹模型实测频率、振型特点均满足设计要求.

汽车变速器阶梯轴扭振计算模态分析

以某国产轿车变速器输入轴的扭振模态为研究对象,建立基于分布质量弹性体的连续阶梯轴扭振模型,计算该轴的前4阶扭振固有频率和对应模态振型。同时建立基于有限元法的离散阶梯轴扭振模型,对比了划分9个和13个扭转单元的有限元模型与分布质量弹性体模型在计算该轴前4阶扭振固有模态上的误差,可知划分13个扭转单元的有限元模型计算误差较小,既满足工程实际中不超过5%的误差要求,又保证有较少的自由度,可以代替分布质量弹性体模型对该变速器输入轴扭振模态的计算进行离散及简化。

大跨度斜拉桥地震反应谱分析中计算振型数研究

《公路桥梁抗震设计细则》规定:进行多振型反应谱分析时,所考虑的振型数应在计算方向上获得90%以上的有效质量。为了研究这条规定在大跨度斜拉桥中的适用性,在介绍推导振型参与系数、振型参与质量系数和振型贡献系数的表达式并比较物理意义的基础上,建立了苏通大桥模型,对上述三个物理量在振型中的分布规律进行了对比分析,同时,根据不同方向的振型参与质量系数达到90%确定不同的计算振型数,进行反应谱分析并分析误差。结果表明:上述规定是合理的,并且对于受水平向与竖向地震联合激励的大跨度斜拉桥,应以竖向振型参与质量系数达到90%所确定的振型数作为计算振型数进行反应谱分析。

不对称高层建筑平移-扭转耦连振动的多振型控制研究

本文分析了不对称高层建筑平移-扭转耦连振动的动力特性及其地震作用下的动力反应,根据结构 控制的基本理论提出了用LTIMD控制系统控制不对称高层建筑多阶振型的计算理论及计算方法,编制了相应的 计算机程序。

船艉结构三维有限元动力分析

以艉部结构为例,阐述对船体结构进行三维有限元动力分析的基本过程和关键技术。建立艉部结构三维有限元模型,使用Fluent软件计算螺旋桨脉动压力,采用Helmholtz方法计算附连水质量;为了消除局部模态的干扰,使用模态参与因子提取结构的整体模态;计算结构的固有频率、模态、速度和加速度等动力学参数。实例分析表明所采用的分析方法能够准确预报结构的振动特性。

基于振型分解反应谱法的大跨空间结构抗震设计研究

定义了广义振型参与质量来表征大跨空间结构各阶振型振动的主导方向,并通过控制广义振型参与质量之和占结构总质量的百分比来确定大跨空间结构振型分解反应谱法中参与组合的合理振型数.结合北京2008奥运会老山自行车馆屋盖网壳结构的抗震设计,验证了采用该方法确定的振型数目参与组合能够确保地震反应的精度.

某大底盘非对称双塔结构的地震响应分析

以某大底盘不对称双塔结构为例,通过建立大底盘不对称双塔结构与大底盘不对称双塔连体结构的有限元模型,比较了两种结构的动力特性,并运用振型分解反应谱法对结构分别施加x、y向水平地震激励,得出了两个方向地震作用下的两种结构的层间位移与层间剪力。计算结果表明,连体可以很好地协调两个塔楼的变形,减少底盘处的剪力,增设连体对大底盘非对称双塔结构有利。

局部磁约束阻尼悬臂板的振动分析

研究了磁约束阻尼悬臂板的减振效果,应用Rayleigh-Ritz方法建立了板的近似振动分析模型.选取约束层的横向振动模态和面内振动模态作假设模态,形成横向位移和面内位移.调查了不同约束阻尼层配置下,磁约束处理对约束阻尼板第1阶扭转模态损耗因子的影响.研究表明:在远离节线y=B/2处开始设置磁约束层,采用磁约束处理能显著地改进板的第1阶扭转模态的阻尼效果,从而使得附加磁体的被动约束阻尼处理在低频也具有较好的阻尼效果.

考虑高阶振型影响的改进的多模态推覆分析方法

将结构静力弹塑性分析与地震反应谱结合起来的Pushover方法是一种简单有效的结构抗震能力评定方法,本文简要介绍了这种方法的原理,并在多模态pushover分析方法的基础上,提出了改进的多模态pushover分析方法,用以建立钢框架结构的能力谱曲线。求解结构在性能点处的响应时,为了考虑高阶振型对结构抗震性能的影响,首次把振型质量参与系数应用到模态推覆分析结果的组合中。通过与弹塑性时程分析的比较,表明本文提出的改进的多模态推覆分析方法是可行的和准确的。

单振型反应谱法修正方法的桥墩质量换算系数研究

在减隔震桥梁计算中,采用单振型反应谱法修正方法计算时,结构位移和墩底剪力的计算精度较高,但桥墩间添加横系梁后,结构横桥向墩底剪力的计算精度有所降低。为进一步完善单振型反应谱法修正方法,减小横桥向第2阶振型下的桥墩换算质量的计算误差,对桥墩质量换算系数的双折线法、直接积分法、系数法进行对比研究。结果表明,根据文中给出的最佳桥墩质量换算系数值,运用系数法计算时,结构顺、横桥向的第2阶周期、支座位移、盖梁顶位移的计算精度较高,横桥向第2阶振型下的桥墩换算质量的计算误差进一步减小,墩底剪力的计算精度有所提高,单振型反应谱法修正方法更加简便。

基于DDMF和ADMF的TMD动力特性(英文)

为试图利用适用于单自由度结构的TMD最优参数来设计用于多自由度结构振动控制的TMD ,研究了TMD动力特性对结构振型参与系数的敏感性 .考虑结构的振型参与系数 ,导出了设置TMD结构的位移和加速度动力放大系数(DDMF和ADMF)的解析表达式 .于是TMD的优化准则定义为 :结构的位移和加速度最大动力放大系数的最小值的最小化(Min .Min .Max.DDMF和Min .Min .Max .ADMF) .根据选择的优化准则 ,得到了不同结构振型参与系数的TMD最优参数和控制效果 ,并给予评价 .现在 ,设计者可以容易地设计用于多自由度结构振动控制的TMD .

特高压变电站内支柱式电容器塔地震响应特性研究

支柱式电容器塔广泛应用于特高压变电站的交、直流滤波器中,设备质量往往达数十吨,在地震作用下响应十分显著。为研究其地震响应特征,文中以某特高压变电站内支柱式电容器塔为研究对象,首先基于有限元模型,结合模态分析以及动力时程分析发现设备在地震作用下的扭转效应可以忽略,并且其一阶振型响应占据绝对主导作用。在此基础上,选取7条不同场地类型的地震动进行水平双向输入,分别采用基于一阶振型的简化反应谱法以及时程法计算设备的双向地震耦合效应。对比两种方法结果发现在反应谱法计算的单向一阶振型响应基础上乘以一个放大系数即可充分考虑双向耦合地震效应。对位移响应以及绝缘子应力响应建议放大系数分别取1.15以及1.20。

汽车变速箱振动特性研究和优化

本文通过Romax建立变速器传动系统动力学模型,对其进行仿真分析得出轴承动态力;对有限元壳体模型进行模态分析,得知箱体的模态频率与振型;以仿真的轴承动态力作为边界条件,对变速箱壳体进行振动响应分析;通过对模态参与因子的分析,确定某一阶模态的贡献值,并且在贡献较大的模态进行加筋处理,分析结果表明:变速箱壳体在优化后,壳体的振动有所下降。

工程结构振型分类及量化研究

振型是结构的固有特性,任何作用效应都可以振型展开。通过振型展开,可定义每个方向上的作用效应及在整个变形中的比例。调整振型顺序,有利于设计者提高对结构变形有利的反应,降低对结构变形不利的反应。以矩形渡槽和U形渡槽为例,分析了结构的振型方向系数和质量参与比例。