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2014年 33卷 4期
刊出日期:2014-02-25
论文
 
       论文
1 一类电力系统的分岔和奇异性分析
>王晓东;陈予恕
DOI:
研究了单机无穷大系统在外部周期性激励负荷扰动作用下的非线性动力学行为:运用多尺度法分析了单机无穷大系统主共振的解析解及其稳定性,根据系统的分岔方程,运用C-L方法分析了主共振响应在不同系统参数下的不同分岔模式,研究表明该系统的不同分岔模式与其运行参数和结构参数有密切联系;数值仿真表明随着激励幅值的变化,该系统具有由倍周期分岔通往混沌直至增幅振荡失步的丰富动力学行为,从而为电力系统中同步发电机的同步运行、振荡失步提供理论指导。
2014 Vol. 33 (4): 1-6 [摘要] ( 426 ) HTML (0 KB)  PDF (1692 KB)  ( 876 )
7 基于核递推最小二乘的自适应均衡的弱故障提取方法研究
>李志农; 赵匡 邬冠华
DOI:
针对传统的自适应均衡方法存在的不足,提出了一种基于KRLS的非线性系统自适应均衡方法。该方法通过引入核函数,将原始的非线性数据映射到高维特征空间,然后在高维特征空间中实施标准最小二乘算法。提出的方法并与传统的非线性系统均衡方法进行了对比分析,仿真研究表明,提出的方法优于传统的均衡方法,能很好的消除传递通道的影响,有效地提取出弱冲击性成分。最后,将提出的方法应用到转子系统的弱冲击性故障提取中,实验结果进一步验证了提出的方法的有效性。
2014 Vol. 33 (4): 7-10 [摘要] ( 373 ) HTML (0 KB)  PDF (1191 KB)  ( 284 )
11 基于形态自相关和时频切片分析的轴承故障诊断方法
>钟先友;赵春华 陈保家;曾良才
DOI:
频率切片小波变换(Frequency Slice Wavelet Transform,FSWT)是一种新的时频分析方法,信号中的噪声会降低FSWT分析的频率分辨率。为了提高分析精度,提出了基于形态滤波和时延自相关的时频切片分析方法,并成功应用到轴承故障诊断中。该方法首先采用多结构元素差值形态滤波和时延自相关方法对信号进行降噪,采用FSWT分解降噪后的轴承振动信号,然后根据轴承故障特征频率选择时间频率切片区间,进行细化分析来提取故障特征。仿真信号与轴承故障诊断实例的分析验证了该方法的有效性。
2014 Vol. 33 (4): 11-16 [摘要] ( 497 ) HTML (0 KB)  PDF (1971 KB)  ( 369 )
17 考虑结合面影响的组合梁非线性预应力模态分析
>李小彭;赵光辉;杨皓天;闻邦椿
DOI:
为了研究结合面非线性特性对机械结构动态性能的影响,利用有限元分析软件,以组合梁结合面为研究对象,首先进行了考虑结合面非线性特性的非线性预应力模态分析,证明了结合面非线性特性对组合梁各阶弯曲振动固有频率有重要影响;然后采用单变量法研究了结合面法向载荷和摩擦系数对组合梁振动特性的影响。研究表明:结合面的法向载荷和摩擦系数都会使组合梁的固有频率降低,其中摩擦系数占主导地位。摩擦系数对组合梁低阶固有频率影响较小,高阶时影响较大。最后进行了模态试验验证,实验表明:模态试验所得组合梁弯曲振型与非线性预应力模态分析法所得振型相吻合,且二者所得固有频率之间的误差在接受范围之内,从而证明了非线性预应力模态分析的可行性。
2014 Vol. 33 (4): 17-21 [摘要] ( 407 ) HTML (0 KB)  PDF (1548 KB)  ( 433 )
22 城市桥梁大行程同步顶升支撑系统空间仿真非线性分析
>袁鑫;郑伟;杨浩;吴毅彬
DOI:
为了研究城市桥梁大行程同步顶升在特定的边界条件下支撑体系的真实力学行为,对钢管支撑实体空间计算应力结果和杆系结构计算进行数值模拟对比分析,从顶升支撑结构体系仿真计算方法角度出发,开展了钢支撑、承台和人工挖孔桩三者共同构成顶升支撑体系的空间仿真计算方法研究。研究表明:传统的顶升支撑结构体系计算方法基于弹性地基梁假定,计算精度不高,不能反映支撑系统的空间力学状态。本文针对顶升支撑体系整体采用ABAUQS空间仿真计算,考虑了结构的非线性特点,计算收敛良好;并与“m”法计算进行对比分析,验证了钢支撑、承台、人工挖孔桩顶升底盘结构体系空间计算的精确性。
2014 Vol. 33 (4): 22-26 [摘要] ( 412 ) HTML (0 KB)  PDF (1977 KB)  ( 303 )
27 基于滑动Kriging插值的无网格MLPG法求解结构动力问题
>王 峰;林 皋;郑保敬;胡志强;刘俊.
DOI:
利用基于滑动Kriging插值的无网格局部Petrov-Galerkin (MLPG) 法来求解二维结构动力问题,Heaviside分段函数作为局部弱形式的权函数并采用精细积分法来离散时间域。基于滑动Kriging插值构造的形函数满足Kronecker Delta性质,因此可以直接施加本质边界条件。刚度矩阵形成过程中只涉及到边界积分,而没有涉及到区域积分和奇异积分。计算结果表明:基于滑动Kriging插值的MLPG法具有模拟简单、计算精度高等优点。
2014 Vol. 33 (4): 27-31 [摘要] ( 364 ) HTML (0 KB)  PDF (1022 KB)  ( 221 )
32 超声振动辅助磨削完全烧结氧化锆陶瓷牙冠的实验研究
>郑侃 肖行志 廖文和
DOI:
针对现有全锆牙在制作过程中存在二次烧结、收缩精度难以控制等问题,提出了采用超声振动辅助磨削完全烧结氧化锆陶瓷牙冠的方法。从理论分析的角度对其运动学特性进行了研究,并通过超声振动辅助磨削和普通金刚石磨削实验,对该方法的可行性进行了分析。结合牙冠的加工特点,重点研究了主轴转速对材料去除率、表面粗糙度以及最大边缘碎裂的影响规律。实验结果表明,超声振动辅助磨削不仅能提升材料的去除率,有效抑制出口边缘碎裂,同时降低了工件表面的粗糙度,是实现完全烧结氧化锆陶瓷牙冠高效低损伤加工的新方法。
2014 Vol. 33 (4): 32-36 [摘要] ( 346 ) HTML (0 KB)  PDF (1608 KB)  ( 311 )
37 计及减振器非线性阻尼的自行火炮车体振动试验及数值模拟
>曹广群;王建中;朵英贤;曾志银
DOI:
为了研究减振器的非线性阻尼特性对轮式自行火炮连发射击过程中车体振动的影响,基于流体力学和液压基本理论,通过建立减振器的非线性阻尼求解模型,得到减振器阻尼及刚度系数表达式。针对某轮式自行火炮的具体结构特点,推导由减振器引起的悬挂等效阻尼系数和等效刚度系数表达式。同时,对轮式自行火炮连发射击时车体振动进行试验测试。在理论研究和试验研究基础上,对减振器阻尼及刚度系数采用线性和非线性表达式两种状态进行了数值建模模拟。结果表明,考虑非线性阻尼及刚度系数仿真结果与试验结果吻合较好,而采用线性阻尼及刚度系数仿真结果与试验结果存在较大的误差。研究结果表明减振器非线性阻尼及刚度系数对轮式自行火炮车体振动具有较大影响。所述方法可以推广到其他火炮车体振动仿真研究中。
2014 Vol. 33 (4): 37-41 [摘要] ( 385 ) HTML (0 KB)  PDF (1192 KB)  ( 293 )
42 基于压电智能骨料的沥青混凝土路面车辆动态荷载监测
>侯爽;雷晋芳;欧进萍
DOI:
本文提出了一种基于压电智能骨料(Smart aggregate, SA)的沥青混凝土(Asphalt concrete, AC)路面车辆荷载监测方法。首先,考虑不同车速进行了埋入SA的AC块体动态加载试验研究,采用电液伺服试验机进行动态荷载加载,给出了SA在给定边界条件下的灵敏度,并分析了加载速率对其影响;其次,建立了嵌入SA的AC块体的有限元模型,模拟了试验中实际加载边界条件,分析了AC中的应力分布,进而得出了SA的灵敏度,并与试验结果进行了对比。最后,通过有限元模拟,研究了AC弹模变化对SA灵敏度的影响。研究表明,对于埋入SA的AC路面,车辆动态荷载下SA灵敏度为线性,常温下AC弹模变化对SA灵敏度影响可忽略不计。本文提出的基于SA的AC路面车辆荷载监测方法是可行的。
2014 Vol. 33 (4): 42-47 [摘要] ( 394 ) HTML (0 KB)  PDF (2204 KB)  ( 240 )
48 汽车撞击桥墩瞬态撞击力的等效静力计算
>崔堃鹏;夏禾;夏超逸;吴萱
DOI:
随着公路、铁路、城市立交桥的大量建设,跨线桥数量剧增,桥墩被汽车撞击的可能性大大增加。本文建立了卡车撞击桥墩精细有限元分析模型,采用LS~DYNA碰撞分析软件计算分析了Ford卡车以不同速度撞击桥墩的撞击力特性。采用全局平均法、局部平均法、等效位移法、简化脉冲荷载法4种计算汽车撞击力等效静力方法,计算了撞击过程的等效静力值,并与美国《AASHTO》规范、中国《铁路桥涵设计基本规范》和《公路桥涵设计通用规范》中给出的汽车等效静力限值进行了比较,指出了各种计算方法的适应范围和精确度,可供工程设计参考。
2014 Vol. 33 (4): 48-53 [摘要] ( 670 ) HTML (0 KB)  PDF (1656 KB)  ( 513 )
54 高强钢丝断裂声发射试验研究
>钱 骥;孙利民;蒋 永
DOI:
通过对单根高强钢丝和拉索的张拉破坏试验,获得了单根钢丝中裂纹扩展、钢丝破断及索中断丝点附近和远离声源处的声发射全波形。比较不同声源的波形、频谱及时频特征,结果可以看到,钢丝破断的全波形能量及持续时间都要远高于裂纹扩展信号,但其幅值与裂纹扩展的最大幅值相当;钢丝破断声源频谱峰值突出,基本都在43KHz,在全波形持续时间范围内,绝大部分能量都分布在一条43KHz的等频率时间带上;裂纹扩展波形包含几个频带,最大峰值出现在50-60KHz,高频部分出现在波形初至段,随时间增长,高频部分快速消失;断丝声源在索中传播一段距离后,能量会出现衰减,低频部分所包含的能量相对增多。
2014 Vol. 33 (4): 54-59 [摘要] ( 405 ) HTML (0 KB)  PDF (2597 KB)  ( 277 )
60 低雷诺数下串联双圆柱涡激振动机理的数值研究
>郭晓玲;唐国强;;刘名名;吕林;;滕斌
DOI:
利用有限元数值方法求解不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程,结合任意拉格朗日-欧拉(ALE)动网格方法,对低雷诺数下(Re = 150)等直径串联圆柱的涡激振动问题进行了数值模拟研究。其中上游圆柱固定,下游圆柱在弹簧和阻尼作用下允许同时发生顺流向和横流向的运动。在约化速度Ur = 3.0 ~ 12.0的范围内(阻尼比ξ = 0.007)研究了两圆柱圆心间距比(LX / D = 3.0、5.0、8.0)及圆柱质量比(m* = 5.0、10.0、20.0)对下游圆柱的运动响应及受力的影响。数值结果表明,圆柱间距比的变化会导致锁定区间的变化,进而影响到圆柱涡激振动的位移响应和受力特性。这些方面都与尾流区涡旋脱落模式密切相关,体现了双圆柱间干涉作用对涡激振动的影响。进一步的研究表明,圆柱质量比的变化对以约化速度表征的锁定区间、运动响应和尾流模式等都有一定的影响作用。
2014 Vol. 33 (4): 60-69 [摘要] ( 454 ) HTML (0 KB)  PDF (2631 KB)  ( 299 )
70 基于CDA和MoG-BBN的齿轮磨损状态识别研究
>张星辉;康建设;赵劲松;肖雷;曹端超
DOI:
提出了基于混合高斯输出贝叶斯信念网络模型的齿轮磨损状态识别新方法,建立了变量消元算法和期望最大化算法相结合的模型推理算法,通过计算待识别磨损特征向量的概率值来确定齿轮磨损状态。针对期望最大化算法容易局部收敛的问题,对其进行了改进,使其更容易获得全局最优值。根据磨损特征之间的非线性关系这一特性,应用曲线距离分析方法对特征进行降维。最后,利用五种不同工况下的齿轮磨损实验数据对模型进行验证。结果表明,该模型可以有效地识别齿轮磨损状态,识别正确率可以达到99%,为齿轮箱的健康管理提供了科学依据。
2014 Vol. 33 (4): 70-76 [摘要] ( 308 ) HTML (0 KB)  PDF (2050 KB)  ( 264 )
77 超高层钢-混凝土混合结构地震损伤模型研究
>蒋欢军 朱剑眉 陈前
DOI:
以型钢混凝土框架-混凝土核心筒结构为研究对象,考虑不同类型构件在某典型超高层钢-混凝土混合结构中的地震损伤分布特点及损伤演化规律,建立了考虑不同类型构件重要性的钢-混凝土混合结构楼层地震损伤模型,并基于提出的楼层地震损伤模型,选取了位置权重系数和损伤值权重系数二者组合的形式,建立了能够反映钢-混凝土混合结构楼层损伤分布规律的整体结构损伤模型。并通过PERFORM-3D软件对一钢-混凝土混合结构进行了非线性地震反应计算,分析了该结构在地震作用下的损伤分布规律和损伤发展情况,利用本文提出的地震损伤模型对结构各层次的地震损伤指标进行了计算,验证了该损伤模型的合理性。
2014 Vol. 33 (4): 77-83 [摘要] ( 412 ) HTML (0 KB)  PDF (1224 KB)  ( 248 )
84 基于强几何非线性因素的覆冰导线舞动问题研究
>刘海英;张琪昌;郝淑英
DOI:
分析了覆冰导线前三阶模态中在不同水平张力下各非线性刚度项系数与线性刚度项系数的比,通过讨论水平张力,线性恢复力、非线性恢复力与振动幅值之间的关系,确定了影响覆冰导线系统几何非线性强弱的主要因素。在此基础上,应用待定固有频率法计算了系统的稳态幅值和振动频率。数值模拟表明:各模态幅值均随风速增大而增大,且当受到强几何非线性因素的影响时,各阶模态的振动频率将远离初始频率,此时传统规范形理论的分析结果难以满足模型分析的精度要求,而本文研究结果则可以对模型的振动特性有比较准确地把握。
2014 Vol. 33 (4): 84-89 [摘要] ( 354 ) HTML (0 KB)  PDF (1998 KB)  ( 291 )
90 铣削颤振稳定域叶瓣图确定方法研究
>迟玉伦;李郝林
DOI:
铣削颤振是一种非稳定性振动,会损伤工件表面质量,降低切削效率。本文提出了通过理论模型计算与实验设计相结合方法确定铣削颤振稳定域叶瓣图。基于实验测量数据和理论分析计算,利用遗传算法来优化确定各常数参数,从而绘制出与实验测量结果相一致的铣削颤振稳定域叶瓣图。该叶瓣图可有效应用到该机床实际铣削加工过程中的参数选择,对提高铣削加工效率和加工质量有重要意义。
2014 Vol. 33 (4): 90-93 [摘要] ( 733 ) HTML (0 KB)  PDF (1297 KB)  ( 550 )
94 EMD自适应三角波匹配延拓算法
>王录雁 王强 鲁冬林 张梅军 毛迪
DOI:
波形匹配延拓是遏制经验模态分解(EMD)端点效应的有效方法,针对现有波形匹配延拓方法的不足,提出了一种自适应的三角波形匹配延拓方法,改进了三角波匹配度的计算方法和匹配子波的寻优算法。改进的三角波匹配度计算方法,突出延拓平顺性的同时,加强了端点处数据与内部波形的关联。自适应的匹配寻优算法,首先在固定极值点对应的波段内部搜寻局部最佳子波的截取时刻,截取局部最优匹配子波,然后在局部最优子波内搜寻全局最优匹配子波,提高了子波截取的合理性与匹配的准确性。仿真信号及实验信号分析表明,该方法可有效抑制EMD端点效应,显著提高分解精度。
2014 Vol. 33 (4): 94-99 [摘要] ( 427 ) HTML (0 KB)  PDF (2194 KB)  ( 366 )
100 结构振动阻尼测试的衰减法研究
>尹帮辉 王敏庆 吴晓东
DOI:
使用反向滤波、反向积分、能级平均等技术构建了衰减法阻尼测试的数据处理系统,研究了衰减法阻尼测试结果与统计能量分析意义下的频段阻尼之间的关系,探讨了频段外模态的阻尼对频段阻尼测试结果的影响,最后使用平板的瞬态冲击有限元仿真数据对相关结论进行了验证。研究表明:在所研究的频段内,当各模态的阻尼相差不大时,衰减法测试结果同统计能量分析意义下的频段阻尼一致,反之衰减法测试结果小于统计能量分析意义下的频段阻尼;当频段外含有阻尼较小的模态时,该模态对该频段的频段阻尼测试结果将产生较大的影响;如果各模态的模态阻尼随频率变化平缓,则各频段的频段阻尼测试结果较为准确,反之相关频段的频段阻尼测试结果误差较大。
2014 Vol. 33 (4): 100-106 [摘要] ( 310 ) HTML (0 KB)  PDF (1307 KB)  ( 450 )
107 复杂博物馆隔震结构地震模拟振动台试验研究
>刘阳 刘文光 何文福 杨巧荣
DOI:

云南省博物馆结构处于地震高烈度地区,其结构形式为复杂超限非规则的型钢混凝土结构,对于这种具有特殊功能的建筑结构采用隔震技术具有十分重要的意义。为了确认该博物馆隔震结构的隔震效果及损伤破坏机理,对1:30的缩尺模型开展了振动台模型试验研究。主要对隔震与非隔震模型结构的动力特性及其在多遇地震、罕遇地震下的地震反应进行测试与比较。试验结果表明:隔震结构在不同性能水准地震作用下动力特性稳定,减震效果较好,上部结构水平向各层峰值加速度小于台面峰值加速度;隔震结构的加速度反应要小于非隔震结构,结构各层变形满足规定要求限值;结构扭转反应较小,整体没有发生破坏;罕遇地震作用下隔震支座滞回曲线均匀饱满,支座没有发生损伤。隔震技术能很好的在大型复杂博物馆结构中应用。

2014 Vol. 33 (4): 107-112 [摘要] ( 462 ) HTML (0 KB)  PDF (2167 KB)  ( 656 )
113 2024-T3铝合金动力学实验及其平板鸟撞动态响应分析
>刘富;;张嘉振;童明波;胡忠民;郭亚洲;臧曙光
DOI:
通过电子万能试验机和分离式霍普金森拉杆(SHTB)拉伸试验分别获得2024-T3铝合金材料准静态和高应变率两种应变率下的应力-应变曲线。铝合金材料的本构关系由能够反映材料硬化效应和应变率强化效应的Johnson-Cook材料模型描述,方程中的4个参数通过不同应变率下的应力-应变曲线拟合得到。基于瞬态动力学软件PAM-CRASH,结合材料动态力学性能试验所获得的2024-T3铝合金Johnson-Cook模型方程,耦合光滑粒子流体动力学(SPH)方法和有限元(FE)方法建立2024-T3铝合金平板的鸟撞数值模型,数值计算所得动态响应与鸟撞试验结果吻合较好,表明建立的鸟撞数值计算模型是合理、可靠的,整个分析流程从材料动态力学性能试验、鸟撞数值计算到最终的鸟撞试验验证为飞机结构的抗鸟撞设计与分析提供了有力的参考。
2014 Vol. 33 (4): 113-118 [摘要] ( 445 ) HTML (0 KB)  PDF (2259 KB)  ( 308 )
119 自充气式气囊缓冲特性试验研究
>李建阳;王红岩;芮强;洪煌杰;迟宝山
DOI:
自充气式缓冲气囊利用缓冲系统的自重实现气囊下落时的展开和充气,具有结构简单、使用方便和工作可靠等特点。本文分别对排气口常开和排气口粘结2种自充气式气囊进行室内投放试验,研究着陆初速度、载荷质量对气囊缓冲特性的影响,并研究排气口开合状态对排气口粘结气囊缓冲特性的影响。试验结果表明,气囊内最大压强与着陆初速度和载荷质量均呈正比关系,加速度峰值与着陆初速度呈正比,与载荷质量成反比,排气口粘结时气囊缓冲效果较好。
2014 Vol. 33 (4): 119-123 [摘要] ( 419 ) HTML (0 KB)  PDF (1761 KB)  ( 383 )
124 大跨径桥梁静风稳定参数的敏感性分析
>李加武 方成 侯利明 汪洁
DOI:
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。
2014 Vol. 33 (4): 124-130 [摘要] ( 355 ) HTML (0 KB)  PDF (3142 KB)  ( 209 )
131 只利用旋臂旋转运动的起重机消摆控制
>欧阳慧珉;内山直树;佐野滋则;张广明;王德明;梅磊
DOI:
本文针对在起重机系统中由旋臂旋转运动产生的二维荷载摆角问题提出一种只基于旋臂旋转运动的控制方式来同时实现旋臂的位置控制和荷载的消摆控制。首先,采用干扰观测器导出起重机的部分线性模型。该模型对于关节摩擦,荷载质量等参数变化具有鲁棒性。其次,基于该模型设计一个非线性控制器,并应用李雅普诺夫稳定性定理确保控制系统的稳定性。最后,比较仿真和实验结果验证所提方法的有效性。通过使用此法可以实现一种无需控制旋臂起伏运动的执行机构的起重机,从而大大地简化其结构和降低其制造成本。
2014 Vol. 33 (4): 131-137 [摘要] ( 358 ) HTML (0 KB)  PDF (2632 KB)  ( 212 )
138 基于空间平滑的多波束测深声呐相干分布源方位估计
>李海森;;李 珊 ;周 天;
DOI:
在多波束测深声呐的工作环境中,若海底反向散射信号不满足点源假设,方位估计精度将严重下降,而基于分布源模型的方位估计算法可以适应这种环境。目前,大多数分布源算法要求分布源之间不相干,有人提出采用Toeplitz方法估计相干分布源,但该方法精度不高并且忽略了角度扩展参数。为解决多波束测深声呐相干分布源的方位估计问题,提出了基于空间平滑的广义MUSIC方法,公式推导证明了算法的有效性,通过计算机仿真给出算法方位估计的精度以及不同信噪比条件下的性能,最后采用多波束测深系统的实验数据对算法进行了验证。
2014 Vol. 33 (4): 138-142 [摘要] ( 350 ) HTML (0 KB)  PDF (1549 KB)  ( 182 )
143 基于谱有限元的自由阻尼梁结构损耗因子分析
>尹帮辉 王敏庆
DOI:
使用谱有限元分析了自由阻尼梁中扩散波类型及其损耗因子,通过对其特征波形的分析探讨了各个频率下每种波的激励条件,然后使用有限元对自由阻尼长梁做谐响应分析得到各个单元的应变能,根据应变能法计算得到该长梁分别在垂直和水平激励下的结构损耗因子,对结构损耗因子同激励起的波类型之间的关系进行了讨论,最后分析了边界反射对结构损耗因子的影响。研究表明:垂直激励主要激励起最高阶弯曲波或者某些低阶纵波,水平激励主要激励起最高阶纵波;边界反射对结构损耗因子的影响随着梁长增大以及激励点远离边界而变小;不同边界条件的结构损耗因子一般情况下比较接近,但在一些频率点处会存在一定的差异;自由阻尼梁的结构损耗因子主要由激励所能激励起的波类型所决定,在一定程度上受到边界反射影响。
2014 Vol. 33 (4): 143-148 [摘要] ( 398 ) HTML (0 KB)  PDF (1668 KB)  ( 267 )
149 粗糙界面法向接触振动响应与能量耗散特性研究
>肖会芳;邵毅敏;徐金梧
DOI:
粗糙界面的法向接触振动与能量耗散特性对描述界面动力学机理具有重要的理论和实际意义。本文通过建立粗糙界面法向接触振动的动力学模型,提出了其法向接触振动响应特征量和振动能量耗散量的计算方法。基于粗糙表面的三维分形模型描述,构造了粗糙界面的接触力-变形关系式,并与Hertz接触模型的力-变形关系进行了对比分析;建立了粗糙界面接触振动系统的动力学方程,计算了不同表面形貌粗糙界面系统每周期的振动能量耗散率和累计能量耗散率;分析了粗糙界面法向接触振动的响应特征与能量耗散特性,从理论上对界面法向微动能量耗散的实验结果进行了解释,为描述接触界面的动力学机理提供了理论依据。
2014 Vol. 33 (4): 149-155 [摘要] ( 375 ) HTML (0 KB)  PDF (1843 KB)  ( 289 )
156 基于高频天平测力试验的500kV单回路输电塔风致响应研究
>张庆华;顾明
DOI:
基于高频测力天平风洞试验的结果,采用平稳激励下随机振动的模态叠加法,计算了典型500kV单回路酒杯型输电塔的风致响应。结果表明:输电塔结构顺风向和横风向脉动位移响应、加速度和基底弯矩值都较大,横风向响应值甚至大于顺风向。各个方向一阶振型在响应中起主导作用。位移阵风响应因子和基底弯矩响应因子随风向变化趋势相近,顺风向关键节点位移响应因子最大值不超过1.8,弯矩响应因子约为1.5。
2014 Vol. 33 (4): 156-160 [摘要] ( 482 ) HTML (0 KB)  PDF (2015 KB)  ( 740 )
161 基于频响函数矩阵计算阻尼系统动力响应的新方法
>张 淼;于 澜;鞠 伟
DOI:
首先引入模态坐标变换及矩阵函数变换,将阻尼系统转化为无阻尼系统,再通过分析无阻尼系统的模态参数的特点,推导出计算其频率响应矩阵的公式,然后使用矩阵函数逆变换和模态坐标反变换,推导出原阻尼系统响应的精确表达式,本文方法应用于经典阻尼系统时,取得了与传统的振型迭加法等价的解析表达式,同时对于无法直接使用振型迭加法处理的非经典阻尼系统,也获得了解析解。数值算例表明了本文方法的正确性及有效性。
2014 Vol. 33 (4): 161-166 [摘要] ( 460 ) HTML (0 KB)  PDF (806 KB)  ( 445 )
167 型钢混凝土框架结构失效模式的识别和优化
>郑山锁;孙龙飞;司楠;杨威;秦卿
DOI:
研究建筑结构在地震作用下的破坏机理,通过识别和优化结构的失效模式,实现结构的破坏由理想的失效模式控制,对提高结构的抗震性能及降低结构倒塌造成的人员伤亡和财产损失具有重要的意义。本文以型钢混凝土框架结构为研究对象,利用地震工程模拟软件OpenSEES平台,采用增量动力分析(IDA)方法得到计算模型在地震作用下的反应,提出了结构最弱失效模式的识别方法,并提出了最佳的优化方案,对相关工程应用有一定的理论指导意义。
2014 Vol. 33 (4): 167-172 [摘要] ( 515 ) HTML (0 KB)  PDF (1189 KB)  ( 411 )
173 地铁隧道钻爆法施工影响下混凝土结构损伤预测方法研究
>孟 丹;朱崇钊
DOI:
结合青岛地铁隧道下穿建筑物的工程实践,通过数值模拟的方法,分析了爆破振动影响下混凝土结构的应力分布,基于Ottosen和过-王2种混凝土破坏准则,推导了适用于混凝土材料的屈服接近度模型,进而得出了混凝土结构的损伤分布范围和演化过程。以地表沉降实测数据为基础,利用随机介质理论方法反分析地表移动参数,并利用所得的参数对下穿建筑物时进行了沉降预测,由此实现了对不同沉降量和爆破振速共同影响下建筑结构开裂损伤的量化评估与控制研究。结果表明:在建筑结构的开裂损伤演化中,地表沉降的影响程度远大于爆破振动的影响程度。
2014 Vol. 33 (4): 173-177 [摘要] ( 428 ) HTML (0 KB)  PDF (2011 KB)  ( 204 )
178 偏心爆炸荷载下网壳结构的动力响应分析
>翟希梅;黄明
DOI:
利用ANSYS/LS-DYNA动力有限元软件平台建立了包含网壳杆件、檩托、檩条、铆钉、屋面板、墙体和地面在内的40m跨度精细化典型K8单层球面网壳结构有限元模型,采用流固耦合算法对结构在内部偏心爆炸荷载作用下的动力响应进行了有限元数值模拟研究,得到了网壳结构在偏心爆炸荷载作用下的四种响应模式:结构无损伤、构件塑性发展、网壳大变形、泄爆型破坏。获得了不同爆炸点位置、杆件截面、矢跨比、支承条件、屋面板厚度等参数条件下的结构动力响应结果,通过对比分析,总结了各参数对结构动力响应的影响程度与规律,为网壳抗爆防御设计提供了依据。
2014 Vol. 33 (4): 178-184 [摘要] ( 429 ) HTML (0 KB)  PDF (2297 KB)  ( 171 )
185 T型耦合板结构振动特性研究
>史冬岩;石先杰;王青山;李文龙;谷静静
DOI:
本文以T型耦合板为研究对象,在同时考虑面内振动和面外振动条件下采用改进傅立叶级数方法(Improved Fourier Series Method,IFSM)对其自由振动特性进行了计算分析。板结构的面内振动和面外振动位移函数表示为改进傅立叶级数形式,并引入正弦傅立叶级数以解决边界的不连续或跳跃现象。将位移函数的级数展开系数作为广义坐标,采用Rayleigh-Ritz方法对其进行求解。通过对不同边界条件及耦合连接情况下T型板自由振动特性进行计算,并将之与有限元法结果相比较,验证了本文方法的正确性和有效性,为耦合板结构的振动控制提供可靠的理论依据。
2014 Vol. 33 (4): 185-189 [摘要] ( 428 ) HTML (0 KB)  PDF (1993 KB)  ( 385 )
190 超临界机翼跨音速颤振风洞试验研究
>孙亚军;梁技;杨飞;章俊杰
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某先进民用支线飞机采用超临界机翼设计,跨音速颤振特性是超临界机翼的重要关键技术之一。颤振模型风洞试验是民机研制阶段最有效的跨音速颤振特性适航验证试验。本文设计了某民机超临界机翼跨音速风洞颤振试验模型并进行了颤振风洞试验,根据试验结果并结合亚音速颤振分析和压缩性数值分析,得到了超临界机翼的跨音速颤振压缩性修正曲线。研究表明,超临界机翼跨音速颤振速度最大压缩性修正系数较小,风洞试验结果与理论分析吻合较好,试验结果可以用于飞机的适航取证。
2014 Vol. 33 (4): 190-194 [摘要] ( 496 ) HTML (0 KB)  PDF (1573 KB)  ( 379 )
195 高温作用对花岗岩动态压缩力学性能的影响研究
>刘 石;许金余;
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采用高温装置对传统的大直径Φ 100 mm SHPB试验设备进行改造,利用该试验系统对采自陕西秦岭山区的花岗岩进行不同高温与冲击荷载共同作用下的动态压缩试验,考察了高温下花岗岩的峰值应力、峰值应变、弹性模量的变化规律。试验结果表明:在25℃~600℃时,高温作用对花岗岩峰值应力的影响不大;800℃~1000℃时,花岗岩峰值应力受高温影响明显,迅速下降;600℃~800℃有可能存在花岗岩内部结构突变的临界温度;随着温度的升高,峰值应变呈现逐渐增加的趋势,而弹性模量离散性较大,大体上呈现逐渐减小的趋势;从总体规律上来说,高温下花岗岩的峰值应力、峰值应变仍然表现出显著的应变率硬化效应。
2014 Vol. 33 (4): 195-198 [摘要] ( 406 ) HTML (0 KB)  PDF (1201 KB)  ( 293 )
199 滚石防护棚洞EPS垫层结构缓冲作用研究
>王东坡;;何思明;吴永;李新坡;
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工程实践表明聚氨酯泡沫(EPS)垫层结构对滚石防护棚洞有较好的缓冲作用,但其作用机理,缓冲效果定量评价还有待深度研究。为此,对滚石冲击荷载下铺设土垫层及EPS垫层结构棚洞板的动力响应进行了对比研究。首先通过静力压痕数值试验获取不同垫层结构与滚石在加卸载条件下的接触力—压痕关系,并将其引入棚洞板的冲击动力控制方程,进而计算滚石冲击荷载下不同垫层结构棚洞板的动力响应,并与动力有限元进行了对比分析,结果表明:本文理论解与动力有限元结果非常接近,理论方法可用于棚洞动力响应分析;EPS垫层结构缓冲效果显著,可大幅度降低滚石冲击力,且EPS材料密度越小、厚度越大耗能效果越明显。
2014 Vol. 33 (4): 199-203 [摘要] ( 460 ) HTML (0 KB)  PDF (1663 KB)  ( 416 )
204 TMD-基础隔震混合控制体系在近场地震作用下的能量响应与减震效果分析
>王亚楠;李慧;杜永峰;
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基于能量平衡原理对近场地震作用下TMD-基础隔震混合控制体系进行了能量响应分析,研究了不同脉冲周期地震作用下混合控制体系的减震效果。采用Bouc-Wen模型模拟隔震层的非线性力-变形行为,建立了TMD-基础隔震混合控制体系的运动方程和相对能量平衡方程。以某八层基础隔震结构为算例,运用四阶龙格-库塔法和梯形法分别对结构安装TMD前后的非线性地震响应和能量响应进行求解,分析了混合控制体系中输入能量的变化和耗散过程。分析结果表明:以隔震层峰值位移作为控制对象时,TMD的控制效果并不好;从能量的角度来看,TMD对主结构的输入能,特别是隔震层滞回耗能的控制非常有效,这是因为TMD的阻尼耗散了体系中的大部分输入能;不同脉冲周期地震作用下TMD的减震效果差别较大,对TMD最优参数进行求解时应考虑地震动特性的影响。
2014 Vol. 33 (4): 204-209 [摘要] ( 396 ) HTML (0 KB)  PDF (1247 KB)  ( 293 )
210 基于声-超声技术的木材弹性模量测定方法研究
>徐锋;刘云飞;潘惠新
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提取声信号基频是声-超声方法测定木材弹性模量的关键。由于噪声和传感器谐振频率等因素的影响,直接应用快速傅里叶变换(FFT)方法提取信号基频计算弹性模量通常比标准的力学方法大20%左右。基于此,提出应用最大公约数算法提取信号基频,构建一种测量木材弹性模量的改进方法,并给出此算法的详细步骤。应用该方法和FFT方法分别对杨树木芯样本进行测试,弹性模量Eu和Ef的计算值范围分别为8.23~40.32Gpa和7.94~51.87Gpa,对比标准力学方法(弹性模量Es测量值为6.72~36.35Gpa),误差下降了约10%。进一步分析Eu-Es和Ef-Es的相关性,相关系数分别为0.94和0.86,都呈显著相关。实测数据表明,应用本文方法计算所得的木材弹性模量与力学方法测试的数值更加吻合,相关性更好。
2014 Vol. 33 (4): 210-214 [摘要] ( 383 ) HTML (0 KB)  PDF (1226 KB)  ( 428 )
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