长沙星城光塔风荷载特性试验

对设有多种气动措施的高层建筑进行刚性模型测压风洞试验,采用模态叠加法计算该建筑在风荷载作用下的响应,得到与主体结构设计风荷载相关的风振系数和整体体型系数,以及围护结构的设计风荷载.结果表明:该建筑的风振系数试验值比规范值大,但结构形式较为有利,整体体型系数最大值为1.04;围护结构设计风荷载的最大正极值风压出现在建筑顶部透风幕墙处,而最大负极值风压出现在凹角区域.从加速度响应来看,该建筑的振动以横风向振动为主.

轨道车辆用电磁式电涡流减振器的数值模拟与试验研究

轨道车辆的悬架系统决定着轨道车辆的稳定性、舒适性和安全性。传统被动悬架方式虽然能在一定程度上满足车辆动力学性能要求,但其悬架特性在车辆运行过程中不能随激励的变化而进行调整,也不能适应复杂运营线路,因而限制了轨道车辆动力学性能的进一步提升。鉴于此,提出一种采用电磁式电涡流减振器的新型半主动悬架体系,其原理为将滚珠丝杆式惯容器与旋转式电涡流可变阻尼有机地结合在一起,极大地提高了电涡流阻尼的阻尼系数,而且充分利用惯性质量产生的负刚度效应提高减振效果;此外,通过改变励磁电流改变磁场大小,即可实现阻尼系数的连续可调。数值模拟的结果表明:同一轴向速度下,随着电磁铁励磁电流的增加,阻尼力不断增大;同一电磁铁励磁电流下,随着轴向速度的增大,阻尼力先不断增大,达到一定数值后增速逐渐放缓甚至不再增大。在此基础上,设计出满足轨道车辆悬架外形尺寸和阻尼特性要求的可调阻尼电涡流减振器,进行力学性能试验,试验结果与数值模拟结果吻合良好。本研究中的减振器电磁铁最大通电电流是在无需考虑散热问题的条件下确定的,未来若能妥善解决散热问题,该减振器的阻尼密度可进一步提高,有望替代目前普遍使用的被动式油压减振器,提升车辆的动力学性能和减振器耐久性。

基于快速DIC与正则化平滑技术的结构形变测试

传统的有接触结构形变测试存在现场操作困难、多点测试不便、测试成本高等问题,难以应对工程结构形变测试中较为复杂的应用场景。为实现无需人造靶标、可远距离测试且具有较高测试精度的非接触无靶标形变测试,针对采集的结构形变视频图像,引入数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术,采用基于Fourier变换的互相关整像素匹配算法与反向组合高斯-牛顿迭代亚像素匹配算法,利用英伟达公司的CUDA并行计算平台,实现结构多点动位移时程的快速测试;基于有限元应变计算与正则化平滑理论,采用位移场后处理方式实现结构连续与非连续应变场的计算。对DIC匹配算法的精度及运算速度、应变算法处理连续与非连续位移场的性能进行对比分析;对超高性能混凝土墩柱抗冲击试验及拱桥吊杆振动试验视频数据进行处理,得到多点位移(频率)测试结果,并与传统测试方法进行对比分析;对砂体抗拔试验及混凝土梁抗弯试验视频进行处理,以云图方式展现位移场与应变场的分布,并与基于逐点最小二乘法的应变测试结果进行对比。研究结果表明:基于快速DIC与正则化平滑技术的非接触结构形变测试方法在结构多点变形、位移频谱及应变场,特别是非连续应变场的测试中得到了较理想结果,具有一定的工程应用价值。