大射电望远镜新构型的结构优化设计、虚牵索的抑制分析及风致振动实验研究
大射电望远镜馈源柔索支撑系统是一类大跨度柔索并联机器人(WDPR)。为了抑制悬索虚牵和馈源舱的风致振动,提出了在此机器人的动平台上增加盛液容器的结构新方案。首先,运用Guldin定理确定轮胎状附加容器中液体体积在并联机器人的不同俯仰角度处的静态分布规律,进而建立此机构的力学模型;其次,建立WDPR非线性两层优化模型,并应用遗传算法获得LT500m附加容器结构的优化参数;最后,从数值分析和实验两种途径分别检验新方案克服悬索虚牵和抑制风振的效果。分析与实验结果表明与原构型相比,该结构方案能够抑制悬索的虚牵和风致振动。
斜拉索风致振动疲劳的分析
研究了斜拉索的风致振动疲劳问题。首先,假设在任一应力循环周期内,考察点的最大与最小应力之差符合Rayleigh分布。其次,推导出斜拉索的疲劳可靠度计算公式;根据桥梁结构的疲劳目标可靠度,给出简单明了的斜拉索疲劳寿命计算公式。第三,在目前既有研究的基础上,进一步评价不同的风攻角对疲劳可靠度和疲劳寿命的影响。最后,以松花江斜拉桥中的斜拉索为实例,计算分析了在不同的风攻角情况下斜拉索上各节点应力时程和位移时程,并得出在不同风攻角下各节点的应力响应根方差。于是,根据最危险工况作为疲劳寿命评估的考察点计算出斜拉索的最短疲劳寿命,以验证其风致振动疲劳的性能。
亮化工程斜拉索气动特性试验研究
为研究安装类半圆形新型亮化灯具后斜拉索的抗风稳定性,以某斜拉桥斜拉索亮化工程为背景,通过风洞静力三分力和动力试验对其驰振及涡振性能进行分析。风洞试验模型斜拉索直径与原桥保持一致,取具有代表性的75,100,120 mm 3种直径带灯具的斜拉索进行试验。根据静力三分力试验结果和Den Hartog驰振理论,计算得到3种直径带灯具的斜拉索的驰振力系数,最小驰振力系数平均值为-4.2,具备发生驰振现象的必要条件。进一步对不同风攻角及不同风向角进行动力试验,结果表明当风攻角为90°时,直径100 mm及120 mm带灯具的斜拉索发生小振幅涡振;当风向角为20°及25°时,直径100 mm带灯具的斜拉索发生小振幅驰振,驰振风速分别为30.3 m/s和39 m/s;3种直径带灯具的斜拉索均未发生大振幅驰振及涡振现象。
高耸化工塔风致振动的被动套环控制
化工塔结构水平方向刚度较小,受风荷载作用时,易产生涡激振动现象,进而产生较大横向振幅和内力。长期风致振动会影响化工塔的正常使用和耐久性能,严重危害其服役期内的安全。本文提出利用套环抑制化工塔风致振动的被动控制方法,预设吹气通道来引导绕流场的流动,从而破坏绕流场尾迹区的非定常旋涡脱落,达到流动控制的目的。本文通过加速度传感器测量化工塔模型在安装套环前后的加速度信号,再利用编程软件将其转换为位移信号数据,研究分别改变沿塔身套环布置的间距以及套环布置的位置的控制效果。试验结果表明,被动吸气套环控制方法能有效减小化工塔在风荷载下的振动幅度,从而能减小潜在风致振动。
关于铁路桥梁抗风设计标准的若干思考
早期铁路桥梁由于跨度小、刚度大,对风不敏感,致使铁路桥梁抗风标准相对比较滞后。但随着中国高速铁路的快速发展,桥梁及大跨度桥梁越来越多,列车速度越来越高,对风越来越敏感,亟需针对铁路桥梁特点建立自身的抗风设计标准。本文从铁路桥梁风速参数、气动干扰效应、风致振动振幅限值和桥上行车安全保障等方面进行探讨,对铁路桥梁相关抗风设计标准制定研究具有指导意义和参考价值。
三主桁式大跨度钢拱桥气动力特性与风振性能研究
以广东沿海强风区某在建中承式三主桁式大跨度钢拱桥为工程背景,通过风洞试验和理论分析,研究该桥梁施工状态和成桥状态风致响应特性。采用节段模型试验获得主梁、拱肋和拱脚的气动三分力以及主梁涡激振动特征,利用全桥气弹模型试验研究风致响应特征并与理论分析进行对比。研究结果表明:三主桁拱肋气动阻力大但是升力及扭矩小,不易发生静风失稳,拱脚气动力随风偏角变化显著;该桥主梁存在发生涡激共振的可能性,但振幅小于规范限值,且阻尼比达到1.0%时基本有效抑制了涡振;拱肋横风向抖振响应大,主梁竖向抖振响应大,施工状态拱肋最大位移达1.47 m,应合理选择施工期,避开台风期。
柔性膜结构风致振动中的流固耦合效应研究
研究了采用强耦合整体方程计算柔性膜结构风致流固耦合效应的求解问题。针对柔性膜结构经历大变形的特性,在经典投影法的校正步中引入修正因子使在原始动量方法中隐性定义的压力初始边界条件得到满足,以此克服经典投影法对于大变形问题的缺陷。给出了针对强耦合整体方程的修正校正法求解过程,并推导了相关求解方程。将该方法应用于二维流固耦合问题和三维柔性膜结构风致流固耦合作用进行计算,评估了该修正投影法的性能和效率。结果表明修正投影法可以用于柔性膜结构的风致流固耦合计算,且其计算精度和效率要高于传统求解方法。修正投影法的修正值对于结果的影响不大,而计算迭代次数是影响结果的重要因素。修正投影法可以通过增加迭代次数的方法较大幅度的提高计算精度,且计算机时增加相对较少,计算稳定性不受影响。
考虑振动频率及振幅变化影响的桥梁断面气动特征分析
为探究不同振动频率、振幅对桥梁断面气动特性的影响,利用可在静止网格中计算动边界绕流问题的浸入边界算法,编写出数值计算程序,展开竖向正弦强迫振动桥梁断面的绕流模拟,其振幅变化范围A=0.14 D^0.25 D,振动频率变化范围Stc=0.1~0.25。研究发现:不同振幅下的桥梁断面阻力系数均在静止涡脱频率处产生峰值,桥梁断面升力系数则在此处均出现归零效应,且振幅越大,归零效应愈明显;迎风面下翼缘可能是决定桥梁断面阻力系数和升力系数随振动频率变化的关键因素,桥梁结构在不同振动频率处呈现不同的涡量分布,但是在同一振动频率处仅改变物体运动振幅,断面流场涡量分布基本保持不变;振动频率是决定表面脉动压力分布的重要因素,振幅只会改变其值的大小,不影响其脉动压力分布特性。
液压仿真技术的现在和未来
简单回顾了液压仿真技术的发展着重阐述了液压仿真技术的发展现状和特点从不同的侧面介绍了一些软件并讨论了未来的发展趋势.
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