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桩-震陷土层耦合作用下变截面单桩动力响应 被引量:1
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作者 冯忠居 王逸然 +3 位作者 蔡杰 张聪 朱继新 孟莹莹 《振动工程学报》 北大核心 2025年第1期162-171,共10页
为研究不同类型地震波作用下大直径变截面钢管混凝土复合单桩的动力响应规律,依托厦门第二东通道翔安大桥工程,通过室内振动台试验,选取地震动强度为0.15g的5010波、1004波、Kobe波及El‐Centro波,研究大直径变截面钢管混凝土复合单桩... 为研究不同类型地震波作用下大直径变截面钢管混凝土复合单桩的动力响应规律,依托厦门第二东通道翔安大桥工程,通过室内振动台试验,选取地震动强度为0.15g的5010波、1004波、Kobe波及El‐Centro波,研究大直径变截面钢管混凝土复合单桩的桩身加速度、水平位移、弯矩及桩基损伤等变化规律。试验结果表明:不同类型地震波由于其频谱特性不同,大直径变截面钢管混凝土复合单桩的动力响应特性存在差异;桩顶加速度最大值、桩顶水平位移最大值、桩身弯矩最大值均在1004波作用下最大,在Kobe波作用下最小;桩身弯矩最大值均未超过桩基设计抗弯承载力;在地震力的作用下对桩基础的抗弯承载能力进行设计时,应重点考虑软硬土层的分界面处抗弯能力。 展开更多
关键词 大直径变截面桩 振动台试验 震陷场地 动力响应
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钢轨焊接区激扰下400 km/h高铁有砟轨道动力响应分析 被引量:2
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作者 付琪璋 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第1期36-42,49,共8页
高速列车运行速度增加将引起车辆通过钢轨焊接接头时产生更强烈的冲击作用,影响行车稳定性。分析高速列车过焊接区时不平顺动力响应特征,对高速铁路的设计和运维至关重要。建立含柔性轮对的三维车辆-有砟轨道-基础耦合动力学模型,选取... 高速列车运行速度增加将引起车辆通过钢轨焊接接头时产生更强烈的冲击作用,影响行车稳定性。分析高速列车过焊接区时不平顺动力响应特征,对高速铁路的设计和运维至关重要。建立含柔性轮对的三维车辆-有砟轨道-基础耦合动力学模型,选取较不利情况模拟焊接不平顺,研究焊接区不平顺激扰下400 km/h高速铁路有砟轨道的结构动力响应特征,对比动力学结果与规范限值的差异,分析扣件刚度、道床支撑刚度、基础类型的变化对轮轨动力学的影响。结果表明,列车以400 km/h通过焊接接头不平顺时,各评价指标均满足现行规范相关指标要求,尤其是脱轨系数、钢轨横向位移指标远小于规范容许限值;扣件支承刚度显著影响钢轨位移及道床加速度,钢轨位移可减少0.8 mm,道床加速度可增大0.8倍;道床支承刚度主要影响钢轨位移及道床加速度,道床加速度可增大8.9%;基础类型对车辆、轨道动力学性能影响不大,但会使道床振动加速度增至2.57倍;相比350 km/h、400 km/h过焊缝时显著增加车辆、轨道动力学相互作用,轮轨力增加46 kN。高速列车运行条件下,轮重减载率、轮轨垂向力表现为不超限但接近限值的特点。因此,项目运营管理应重点核查轮重减载率和轮轨垂向力,针对焊接不平顺应严格监控、重点管理。 展开更多
关键词 高速铁路 有砟轨道 钢轨 焊接区 动力学模型 动力响应
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风-震耦合作用下钢-预应力混凝土混合塔筒动力响应特征与结构优化 被引量:2
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作者 邢国华 任泽鹏 +2 位作者 苗鹏勇 葛一鸣 黄娇 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期716-725,共10页
为探究风力发电塔筒结构在多种荷载作用下的响应特征,选取一座在役4.55 MW钢-预应力混凝土混合塔筒结构,基于Davenport谱生成顺风与侧向扰动脉动风荷载,并考虑典型地震动,通过Abaqus分析不同工况下的动力响应特征,明确结构薄弱部位,并... 为探究风力发电塔筒结构在多种荷载作用下的响应特征,选取一座在役4.55 MW钢-预应力混凝土混合塔筒结构,基于Davenport谱生成顺风与侧向扰动脉动风荷载,并考虑典型地震动,通过Abaqus分析不同工况下的动力响应特征,明确结构薄弱部位,并应用超高性能混凝土(UHPC)对其进行优化。结果表明:脉动风荷载作用下塔筒位移沿高度分布均匀,最大塔顶位移角仅1/635,地震及风-震耦合作用下,塔筒TD2~C1变截面薄弱段的加速度、位移响应骤增致结构破坏;顺风与地震耦合下塔顶位移是单独地震作用下的1.47~1.74倍,考虑侧向扰流后,塔顶位移增大55.8%~86.9%;采用UHPC对塔筒薄弱段进行优化可有效提高结构整体受力性能,避免或延缓结构薄弱区局部失效导致结构整体倒塌。 展开更多
关键词 风力发电塔 钢-预应力混凝土塔筒 脉动风荷载 风-地震耦合 动力响应
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基于物理驱动支持向量机方法的地震作用下结构动力响应求解 被引量:2
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作者 杜轲 吴文贤 +1 位作者 林志鹏 骆欢 《振动与冲击》 北大核心 2025年第3期284-290,共7页
物理驱动机器学习是一种将物理原理融入机器学习框架的前沿方法。通过引入物理知识,该方法旨在使模型更为贴合实际世界的物理规律和约束,以提高模型在学习过程中对数据本质特征的准确捕捉。该研究使用了一种以支持向量机为基础的物理驱... 物理驱动机器学习是一种将物理原理融入机器学习框架的前沿方法。通过引入物理知识,该方法旨在使模型更为贴合实际世界的物理规律和约束,以提高模型在学习过程中对数据本质特征的准确捕捉。该研究使用了一种以支持向量机为基础的物理驱动方法,用于精确计算结构的动力响应。该算法通过最小化多输出最小二乘支持向量机的目标函数,实现了对回归模型参数的精准拟合。同时,通过在特征空间中引入系统动态平衡方程和初始条件的物理约束,无需事先训练数据即可有效计算结构的动力响应。随后开展在地震动荷载作用下的单自由度体系和二层剪切框架多自由度体系的动力响应,并将所用方法与传统方法的结果进行了对比。分析结果表明,提出的物理驱动机器学习方法在精度和大时间步长性能方面均显著优于传统方法。 展开更多
关键词 机器学习 支持向量机 物理驱动 无标记数据 结构动力响应分析
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交通振动作用下砖石古塔动力响应及疲劳寿命分析
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作者 毛筱霏 王文喆 +3 位作者 李东波 任瑞 赵冬 张炜 《振动与冲击》 北大核心 2025年第16期218-227,共10页
为研究交通振动在古塔内的传播规律,基于实测交通荷载数据,利用有限元分析软件建立了八云塔的全局模型与局部精细化模型,开展了时程分析,研究了不同振源距离对塔体动力响应及疲劳损伤的影响。研究表明:八云塔的水平振动主频为5~15 Hz,... 为研究交通振动在古塔内的传播规律,基于实测交通荷载数据,利用有限元分析软件建立了八云塔的全局模型与局部精细化模型,开展了时程分析,研究了不同振源距离对塔体动力响应及疲劳损伤的影响。研究表明:八云塔的水平振动主频为5~15 Hz,竖直振动主频为3~10 Hz,振动主要集中在低频段;随着楼层的增加,塔体的水平和竖直振动速度均呈上升趋势,尤其是水平振动速度表现出明显的鞭梢效应,而竖直振动的增幅则逐渐减小;当振源距离增加时,水平振动速度整体降低,但局部存在振动放大现象;当振源距离接近2.5 m时,塔体最大承重处的水平振动速度接近振动容许限值,存在潜在安全隐患。通过局部精细化建模,进一步分析了塔体应力分布及关键部位的疲劳寿命,研究成果可为类似文物建筑的预防性保护提供参考依据。 展开更多
关键词 交通荷载 砖石古塔 精细化模型 动力响应 疲劳破坏
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西藏定日2025年1月M_(S)6.8级强震对藏式民居的破坏模拟与动力响应反演
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作者 常鸣 范宣梅 +2 位作者 周康驰 赵伟华 刘洋 《成都理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期185-198,共14页
为研究西藏自治区日喀则市定日县藏式民居在M_(S)6.8级地震中的破坏模式与动力响应,以土木石结构的藏式民居为原型,使用1/12缩小模型开展了地震模拟振动台试验。对西藏定日藏式民居在M_(S)6.8级地震中破坏情况和动力响应反演的重要研究... 为研究西藏自治区日喀则市定日县藏式民居在M_(S)6.8级地震中的破坏模式与动力响应,以土木石结构的藏式民居为原型,使用1/12缩小模型开展了地震模拟振动台试验。对西藏定日藏式民居在M_(S)6.8级地震中破坏情况和动力响应反演的重要研究结果如下:(1)藏式民居模型的薄弱点集中在屋檐处的墙体、二层、门窗开口附近的墙体以及墙角,其中屋檐和门窗开口是最易受损的部位。(2)模型结构存在扭转效应,即模型第一层刚度远超过第二层,导致第二层产生了显著的层间位移并伴随扭转效应,使得该层成为结构的薄弱层。(3)通过加载逐级增大的加速度,模型能有效抵御高达0.4g的地震强度,但在更高强度的地震(0.62g及以上)作用下,模型会出现倒塌破坏。由于缩尺效应,实际房屋的破坏程度将更为严重。本研究对认识此次定日M_(S)6.8级地震房屋破坏模式提供科学依据,同时也为该地区藏式房屋抗震性能的提高以及灾后重建提供重要参考。 展开更多
关键词 藏式民居 地震模拟振动台试验 破坏模式 动力响应 定日M_(S)6.8级地震
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基于耐震时程法的近断层脉冲型地震动下斜拉桥动力响应分析
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作者 许莉 江正航 +3 位作者 张广达 温佳年 韩强 杜修力 《振动与冲击》 北大核心 2025年第16期172-184,共13页
耐震时程分析(endurance time analysis,ETA)法作为结构响应分析领域的有效简化方法,基于频域地震动反应谱合成的耐震时程曲线无法准确反映时域的脉冲特性,限制了其在近断层脉冲型地震中的应用。为将ETA法应用到近断层脉冲型地震动作用... 耐震时程分析(endurance time analysis,ETA)法作为结构响应分析领域的有效简化方法,基于频域地震动反应谱合成的耐震时程曲线无法准确反映时域的脉冲特性,限制了其在近断层脉冲型地震中的应用。为将ETA法应用到近断层脉冲型地震动作用下斜拉桥动力响应分析中,基于增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)法研究了不同峰值下脉冲、高频分量对斜拉桥动力响应的贡献程度,构建了考虑脉冲和强度特性的斜拉桥动力响应预测模型,利用ETA法模拟高频分量下的斜拉桥动力响应并结合预测模型,预测了近断层脉冲型地震动下斜拉桥的动力响应。结果表明:建立的预测模型可以精确表达不同强度下高频分量与原始地震动响应之间的定量关系;基于ETA模型和IDA法计算出0.6 g下的平均动力响应最大相对误差不超过10%,具有良好的预测精度。研究成果为高效合理地计算近断层脉冲型地震动下斜拉桥的动力响应提供了技术支撑。 展开更多
关键词 近断层地震动 斜拉桥 耐震时程分析(ETA) 增量动力分析(IDA) 无量纲指标 动力响应
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全框支厚板转换多塔超高层结构动力响应特性研究
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作者 汪大洋 谢桢 +4 位作者 王星 赵东卓 刘维亚 周云 朱勇 《土木工程学报》 北大核心 2025年第10期18-30,共13页
针对单塔、双塔、三塔全框支厚板转换超高层结构的抗震性能,设计了1:35缩尺比振动台试验模型,进行了7度小震、中震共计21组工况的模拟地震振动台试验研究,验证了模型设计的有效性,研究了结构加速度、位移、应变等动力响应的变化规律,对... 针对单塔、双塔、三塔全框支厚板转换超高层结构的抗震性能,设计了1:35缩尺比振动台试验模型,进行了7度小震、中震共计21组工况的模拟地震振动台试验研究,验证了模型设计的有效性,研究了结构加速度、位移、应变等动力响应的变化规律,对比分析了全框支厚板转换超高层结构的动力响应放大系数,探究了此类结构体系的地震动行为。结果表明:单塔、双塔、三塔试验模型的动力特性相差不大,随塔楼数量增加结构频率略微降低,三塔与单塔模型一阶频率相差仅3.44%;全框支层具有良好的抗震性能,7度小震不同工况输入下的层间位移角最大值为1/2308;塔楼数量增加或布置位置改变会使全框支层与各塔楼之间产生较大的质心偏心率以及放大结构扭转频率比,加剧多塔结构的平扭耦联效应,设计中宜综合考虑结构综合质心偏心率、塔楼质心偏心率及模型扭转频率比指标,优化多塔结构抗震性能;全框支层应变随着塔楼数量的增加而增加,距离塔楼越近框支层柱的应变也越大,且均高于塔楼应变。 展开更多
关键词 全框支结构 厚板转换 多塔 振动台试验 动力响应
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公铁两用桥受船舶撞击精细模拟及动力响应分析
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作者 方海 李思凡 +2 位作者 贾恩实 祝露 刘煜 《世界桥梁》 北大核心 2025年第5期47-52,共6页
为研究公路铁路两用桥船桥碰撞作用下的动力响应,以崇启公铁长江大桥为背景,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立整桥模型,对3 000吨级船舶撞击整桥过程进行精细模拟,研究船舶不同撞击角度下的撞击力对船艏变形、桥塔横向位移及损伤等动力响应的... 为研究公路铁路两用桥船桥碰撞作用下的动力响应,以崇启公铁长江大桥为背景,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立整桥模型,对3 000吨级船舶撞击整桥过程进行精细模拟,研究船舶不同撞击角度下的撞击力对船艏变形、桥塔横向位移及损伤等动力响应的影响。结果表明:有限元模拟结果与试验结果基本吻合,该模拟方法可靠;船舶正撞时,船艏变形表现为与桥塔接触部位向内凹陷与整体压溃;15°侧撞时,船艏一侧大面积压溃,另一侧后部挤压变形,动能转化为内能的部分减少,产生的滑移能增加;撞击角度增大为26°时,船艏变形、桥塔横向位移和撞击力峰值随之减小,桥塔受损情况略微减轻。 展开更多
关键词 公路铁路两用桥 船桥碰撞 数值模拟 整桥模型 撞击角度 动力响应
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考虑时变气动阻尼的植入式嵌岩导管架风机基础动力响应特性研究
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作者 苏凯 王向坤 +1 位作者 朱洪泽 周鑫 《振动与冲击》 北大核心 2025年第17期20-30,47,共12页
运行状态下由叶轮旋转效应产生的气动阻尼可显著影响海上风机结构的振动,在嵌岩风机基础动力响应分析中,其时变特性的影响不容忽视。基于ABAQUS软件建立了植入式嵌岩导管架风机基础数值模型,通过PYTHON二次开发根据叶轮推力系数与风速... 运行状态下由叶轮旋转效应产生的气动阻尼可显著影响海上风机结构的振动,在嵌岩风机基础动力响应分析中,其时变特性的影响不容忽视。基于ABAQUS软件建立了植入式嵌岩导管架风机基础数值模型,通过PYTHON二次开发根据叶轮推力系数与风速的关系构建了时变气动阻尼器模块,以分析时变气动阻尼及其影响因素对该风机结构动力响应的影响。结果表明:时变气动阻尼可有效抑制结构的动力响应,塔顶位移及加速度均方根折减系数可达7.49%及55.05%,而使用固定气动阻尼无法准确反映结构真实响应;来流方向使得嵌岩三桩仅单桩受压时加速度响应最大,同时该方向下气动阻尼的抑制效果最强,如塔顶位移折减系数可达11.95%;湍流强度增大时,时变气动阻尼对塔顶响应均方根的抑制效果减弱,位移折减系数由8.98%减小至4.79%,但对峰值的抑制效果增强;风速改变引起叶轮推力与气动阻尼力间的差值改变,额定风速下气动阻尼的抑制效果最差。因此,在风机运行中,应重视气动阻尼的时变特性以优化减振策略。 展开更多
关键词 海上风机 导管架 嵌岩桩 气动阻尼 动力响应
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局部浸水黄土隧道洞口段动力响应试验研究
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作者 曹小平 王少雄 +1 位作者 王建华 王治霖 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第7期61-65,103,共6页
研究目的:黄土隧道洞口段往往处于浅埋状态,在降雨或灌溉入渗叠加地震动荷载时更加容易发生破坏。为了研究局部浸水条件下黄土隧道洞口段在地震作用下的动力响应及衬砌结构的变形与受力特征,设计并完成黄土隧道洞口段大型模型并进行振... 研究目的:黄土隧道洞口段往往处于浅埋状态,在降雨或灌溉入渗叠加地震动荷载时更加容易发生破坏。为了研究局部浸水条件下黄土隧道洞口段在地震作用下的动力响应及衬砌结构的变形与受力特征,设计并完成黄土隧道洞口段大型模型并进行振动台模拟试验,得到在高强度地震作用下衬砌不同断面处的应变和洞口处的加速度响应,以及不同地震动幅值下的破坏特征。研究结论:(1)隧道各测点应变峰值随着地震波幅值增加不断增大,当地震强度增加,拱肩部位浸水时隧道拱肩应变响应较大;拱脚部位浸水时,仰拱及拱脚的应变响应较大;(2)当输入地震动加速度幅值为0.3g~0.4g时,仰拱测点PGA放大系数达到峰值,当输入地震的加速度幅值超过0.6g时,隧道拱顶测点PGA放大系数显著减小,隧道周围拱肩局部区域土体的承载力降低,围岩塑性变形发展迅速,进入加速破坏阶段;(3)两种浸水工况下隧道仰拱纵向方向全段都有不同程度的贯通裂缝,拱肩、拱脚等部位也产生裂缝,损伤严重,因此黄土隧道洞口段应当加强抗震设防;(4)该研究成果可为黄土隧道洞口段的抗震设防提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 黄土隧道 局部浸水 模型试验 动力响应
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桥墩沉降下F轨变形对中低速磁浮车辆动力响应影响研究
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作者 丁旺才 张延永 +4 位作者 张修璐 杜健 史新生 田建文 李国芳 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2743-2757,共15页
为探究桥墩沉降引起的轨道结构变形及其对磁浮车辆行车安全及舒适性的影响规律,基于有限元方法建立考虑轨道结构层间相互作用的桥墩沉降区段四跨简支梁高架轨道精细化分析模型,研究桥墩沉降幅值、波长(不同桥梁跨度)和环境因素对沉降区... 为探究桥墩沉降引起的轨道结构变形及其对磁浮车辆行车安全及舒适性的影响规律,基于有限元方法建立考虑轨道结构层间相互作用的桥墩沉降区段四跨简支梁高架轨道精细化分析模型,研究桥墩沉降幅值、波长(不同桥梁跨度)和环境因素对沉降区段F轨结构的变形影响规律;并基于有限元-多体系统动力学方法(FEM-MBD),在考虑空间磁轨关系的基础上,建立中低速磁浮车辆-轨道-桥梁耦合系统非线性动力学模型,分析中低速磁浮车辆通过桥墩沉降区段时的动力响应。结果表明:F轨垂向最大变形量随沉降幅值的增加而增大,且20 m跨度桥梁受桥墩沉降影响最大;当桥墩沉降量达到15 mm时,20 m跨度桥梁的F轨轨面10 m弦矢高值已超过规范限值,而25 m和30 m跨度桥梁的F轨轨面几何精度在沉降量达到20 mm时超过限值;进一步考虑温度及轨道自重因素时,桥墩沉降区段F轨轨面几何精度将进一步恶化,25 m和30 m跨度桥梁的F轨轨面几何精度在桥墩沉降10 mm时就已经超过规范限值。车辆通过桥墩沉降区段时,车体垂向加速度对车速变化更敏感,且随着车速的增加显著增大;仅考虑沉降作用时,车体垂向加速度随着跨度的增加先减小后增大,而考虑温度及轨道自重作用时,车体垂向加速度随着跨度的增加而增大;当桥墩沉降量达到15 mm时,车辆通过30 m跨度桥梁时,车体垂向加速度超过舒适度限值,应适当降低运行速度以保证行车安全以及舒适性要求。研究结论以期为沉降区段中低速磁浮车辆安全运营及磁浮轨道建设提供参考。 展开更多
关键词 中低速磁浮 磁轨关系 桥墩沉降 轨道变形 车辆动力响应
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单塔斜拉桥在船舶撞击下动力响应及防撞设计
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作者 田力 张晗奇 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第4期343-356,共14页
首先,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立船-桥碰撞有限元模型,以附加质量模型考虑流体效应,利用落锤冲击试验验证了撞击作用下混凝土本构模型的有效性.其次,开展了不同撞击角度、不同船舶航速下船舶高速撞击斜拉桥桥塔数值模拟,分析了桥... 首先,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立船-桥碰撞有限元模型,以附加质量模型考虑流体效应,利用落锤冲击试验验证了撞击作用下混凝土本构模型的有效性.其次,开展了不同撞击角度、不同船舶航速下船舶高速撞击斜拉桥桥塔数值模拟,分析了桥塔损伤、碰撞力、桥塔位移、桥面位移、索力变化等方面的差异,并将碰撞力与国内外规范公式进行对比分析.再次,研究了30.0节(1节=0.5144 m/s)船速下桥塔瞬时倒塌过程及桥塔受损后持续荷载作用下倒塌机理.最后,为桥塔设计一种以FRP和橡胶为主要材料的防撞装置,模拟分析其在降低桥塔动力响应方面的防撞效果.结果表明:当船舶以高速撞击斜拉桥桥塔时,船桥碰撞整体动力响应随撞击角度和船舶航速增大而增大;采用一些国内外规范中的碰撞力公式偏于不安全;船桥碰撞后斜拉索索力迅速增大,靠近桥塔处索力变化率最大;船速为30.0节时,桥塔在碰撞后发生桥塔肢腿错位断裂的倒塌;船速为25.0节时,塔柱已有较大损伤破口,桥塔在遭受船舶碰撞后向碰撞侧倾斜,在重力及桥面荷载的持续作用下桥塔侧向位移逐渐增大而发生桥塔倒塌;设计的防撞装置能有效避免桥塔损伤,能削减碰撞力峰值、塔顶侧向位移、桥面位移及桥塔能量,同时保护斜拉桥与船舶. 展开更多
关键词 船-桥碰撞 数值模拟 附加质量 动力响应 防撞装置
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地震作用下液化场地大直径变截面单桩基础动力响应特性
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作者 冯忠居 李德 +3 位作者 张聪 徐博熙 赵瑞欣 赖德金 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第5期237-247,共11页
为研究不同类型地震波作用下液化场地大直径变截面单桩的动力响应,依托厦门第二东通道翔安大桥,通过振动台试验,选取强度为0.15g的5010波、1004波、Kobe波和El-Centro波,分析饱和砂土层的孔压比响应及大直径变截面单桩的桩身加速度、桩... 为研究不同类型地震波作用下液化场地大直径变截面单桩的动力响应,依托厦门第二东通道翔安大桥,通过振动台试验,选取强度为0.15g的5010波、1004波、Kobe波和El-Centro波,分析饱和砂土层的孔压比响应及大直径变截面单桩的桩身加速度、桩顶水平位移、桩身弯矩等动力响应特性。结果表明:饱和砂土层液化后对地震波具有放大效应,且桩顶加速度响应相对于变截面处和桩底出现明显的滞后现象;在4种类型地震波作用下,桩顶均产生永久侧向位移;桩身弯矩由桩底至桩顶呈先增后减的趋势,在变截面位置处弯矩出现陡增现象;1004波作用下的桩身加速度、桩身弯矩峰值达到最大,Kobe波作用下的桩顶水平位移峰值最大,表明大直径变截面桩基动力响应特性对不同类型地震波的敏感程度存在较大差异。因此,在进行大直径变截面桩基的抗震设计时,可选取不同类型地震波对桩基动力响应特性进行验算。 展开更多
关键词 液化场地 大直径变截面桩 饱和砂土 动力响应 抗震设计
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多次落石冲击下棚洞结构动力响应数值模拟
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作者 刘红岩 吕泽鹏 +4 位作者 刘康琦 周月智 常书瑞 薛雷 张光雄 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第5期157-169,共13页
为探究多次落石冲击下棚洞结构的动力响应特征,建立并验证了基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件的落石冲击棚洞FEM-SPH耦合数值模型,并结合LS-DYNA完全重启动技术,研究了落石冲击速度、质量、冲击角度、形状等4个因素对多次落石冲击棚洞结构... 为探究多次落石冲击下棚洞结构的动力响应特征,建立并验证了基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件的落石冲击棚洞FEM-SPH耦合数值模型,并结合LS-DYNA完全重启动技术,研究了落石冲击速度、质量、冲击角度、形状等4个因素对多次落石冲击棚洞结构动力响应的影响。结果表明:冲击力、缓冲层顶部冲击位移、棚顶位移、棚洞塑性应变均与落石质量、速度、冲击方向与棚洞平面的夹角呈正相关;长方体落石冲击产生的冲击力、棚顶位移和塑性应变均大于球体落石,球体落石产生的冲击位移大于长方体;对于长方体落石,冲击位移、棚顶位移、塑性应变与接触面积呈负相关;随着落石冲击次数的增加,峰值冲击力通常会先增大而后趋于稳定。 展开更多
关键词 棚洞结构 动力响应 FEM-SPH耦合数值模型 冲击力 多次落石
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不平整激励对飞机-跑道系统动力响应的作用机制
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作者 刘诗福 赵家福 +1 位作者 侯天新 凌建明 《振动与冲击》 北大核心 2025年第10期198-207,共10页
跑道不平整是飞机滑跑最重要的激励因素,对跑道服役寿命、飞机地面运行安全影响显著。为揭示不平整激励对飞机-跑道系统动力响应的作用机制,该研究建立了考虑飞机空间振动的三维整机模型以及考虑半刚性基层的跑道结构双层板模型,通过实... 跑道不平整是飞机滑跑最重要的激励因素,对跑道服役寿命、飞机地面运行安全影响显著。为揭示不平整激励对飞机-跑道系统动力响应的作用机制,该研究建立了考虑飞机空间振动的三维整机模型以及考虑半刚性基层的跑道结构双层板模型,通过实测和模拟重构了跑道三维及二维不平整,引入新型快速显式积分法对多参数、高自由度的飞机-跑道耦合系统时域求解与分析。结果表明:实测三维不平整激励下,飞机前端的振动响应显著大于重心附近,不平整激励的横向效应引发了左右主起落架动载的差异,除了竖向振动外,俯仰、侧倾运动对飞机动力响应也产生了较大影响;相对于二维不平整,三维不平整激励下飞机动载系数是二维工况的1.20倍~1.52倍,三维不平整激励下面层底部纵向动应变是二维工况的1.20倍~1.49倍,实际跑道平整度分析评价应从二维转向三维;以目前规范中跑道平整度指标为对象,当平整度恶化到次等级时,飞机振动响应指数级陡增,建议跑道平整度等级应始终保持在中等及以上水平;道面不平整程度对道面纵向应变和竖向位移均有较大影响,在道面结构分析设计中应考虑不平整带来的动力效应。 展开更多
关键词 飞机-跑道系统 不平整激励 动力相互作用 动力响应
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基于数值水池的风浪流联合作用下半潜式海洋平台动力响应分析
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作者 刘晖 朱兆琛 +1 位作者 巴宁 吉柏锋 《振动与冲击》 北大核心 2025年第18期217-225,共9页
为分析半潜式海洋平台在复杂深海环境荷载作用下的动力响应,建立了能综合考虑风浪流等海洋环境荷载的三维数值水池,以南海工作水深为1100 m的某半潜式海洋平台为研究对象,研究了该平台在不同海况下的动力响应。先基于N-S(Navier-Stokes... 为分析半潜式海洋平台在复杂深海环境荷载作用下的动力响应,建立了能综合考虑风浪流等海洋环境荷载的三维数值水池,以南海工作水深为1100 m的某半潜式海洋平台为研究对象,研究了该平台在不同海况下的动力响应。先基于N-S(Navier-Stokes)方程和VOF(volume of fluid)多相流模型构建了数值水池,利用动网格技术实现流场与海洋平台网格的实时更新;再根据系泊缆刚度计算获得系泊力时程,在平台相应位置施加系泊力而实现系泊系统作用;最后将分析得到的海洋平台动力响应与基于ANSYS的AWQA软件建立数值模型分析得到的结果进行对比。研究结果表明:基于数值水池分析得到的平台纵荡和垂荡响应与基于AWQA软件分析结果较为接近;此外,数值水池的分析结果还展现了流场湍流特性的影响,得到了平台的横荡响应;而且,在百年一遇的海况下,数值水池计算的平台纵荡、垂荡和横荡响应最大位移幅值分别为26.0000 m、3.5553 m和0.3897 m。因此,采用数值水池方法能较好模拟海洋环境,可得到精度较高的动力响应,为半潜式海洋平台的结构设计奠定可靠基础。 展开更多
关键词 结构工程 半潜式海洋平台 数值水池 风浪流联合作用 动力响应分析
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顶面人群动载作用下砖-土城墙动力响应分析
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作者 卢俊龙 李超芳 +2 位作者 田鹏刚 李明东 吴晓琴 《振动与冲击》 北大核心 2025年第6期168-175,222,共9页
西安城墙是典型的外包砖内部夯土结构文化遗产建筑,在墙顶人群荷载作用下产生的应力易引起损伤而危及结构安全。为研究人群荷载作用下墙体结构的动力响应及损伤机制,进行原位动力测试分析了其动力特性及动力响应,并采用块体离散元软件3... 西安城墙是典型的外包砖内部夯土结构文化遗产建筑,在墙顶人群荷载作用下产生的应力易引起损伤而危及结构安全。为研究人群荷载作用下墙体结构的动力响应及损伤机制,进行原位动力测试分析了其动力特性及动力响应,并采用块体离散元软件3DEC建立三维数值模型进行动力计算,得到墙顶人群荷载激励下的动态响应,依据分析结果对城墙结构安全性进行了评估。结果表明:人群动载引起城墙的动力响应随墙体高度的增加呈放大效应,墙体顶部响应最为显著,沿竖直方向的动力响应高于水平方向。随着人群密度的增加,沿高度方向墙体应变变化明显,其中墙体洞口上方及墙垛、女儿墙附近应变较大。因此,在高密度人群荷载作用下城墙洞口顶部及墙顶易发生破坏,应进行必要的监测。 展开更多
关键词 城墙结构 人群荷载 动力响应 结构损伤
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超超临界汽轮机裂纹转子的动力响应与特征提取
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作者 曹丽华 于明鑫 +1 位作者 李大才 司和勇 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第19期7600-7610,I0036,共12页
裂纹故障作为诱发大型汽轮机组轴系振动的常见故障之一,严重威胁着电力生产的安全。尤其是高参数汽轮机转子密封气动作用显著,加剧轴系振动。为此,该文在研究裂纹轴系振动响应的同时,考虑汽流激振和其他非线性因素对轴系的影响,基于频... 裂纹故障作为诱发大型汽轮机组轴系振动的常见故障之一,严重威胁着电力生产的安全。尤其是高参数汽轮机转子密封气动作用显著,加剧轴系振动。为此,该文在研究裂纹轴系振动响应的同时,考虑汽流激振和其他非线性因素对轴系的影响,基于频率切片小波变换(frequency slice wavelettransform,FSWT)法在指定区间内细化响应中的特征频率分析动力响应。结果表明:耦合汽流激振后,裂纹轴系的时域曲线中各倍频间的能量转换和叠加现象加剧,机组升负荷时系统由类似“单周期”混沌运动逐渐变为“二周期”混沌运动,1倍频跨度逐渐降低7.64%、11.66%、22.69%,4倍频呈现较小的“波浪式”变化。 展开更多
关键词 超超临界 裂纹 非线性因素 频率切片小波变换 动力响应
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水轮机顶盖模拟对水电站厂房结构动力响应的影响研究
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作者 伍鹤皋 闫宇鹏 +3 位作者 唐晓丹 白治朋 傅丹 孙海清 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第9期166-170,共5页
发电机层楼板是水电站厂房运行人员和设备最集中的地方,同时也是厂房结构抗振相对薄弱的部位,对于水电站的长期稳定运行至关重要。建立了发电机层楼板和水轮机顶盖实际模型,对蜗壳和尾水管流道内脉动压力及机组振动荷载作用下的动力响... 发电机层楼板是水电站厂房运行人员和设备最集中的地方,同时也是厂房结构抗振相对薄弱的部位,对于水电站的长期稳定运行至关重要。建立了发电机层楼板和水轮机顶盖实际模型,对蜗壳和尾水管流道内脉动压力及机组振动荷载作用下的动力响应进行了数值分析,并与传统模拟情况下发电机层楼板结构动力响应进行了比较。研究结果表明,发电机层楼板装修层对于楼板结构的振动响应影响很小,厂房抗振分析时采用无装修层模型(仅考虑其质量)进行计算即可满足精度要求。对顶盖钢结构进行实际建模,并考虑顶盖区脉动压力作用方式,可以使厂房结构动力响应计算结果比传统模型精度更高,与厂房振动实测响应数据更加接近。因此为了提高数值计算结果精度,建议在进行厂房动力响应数值分析时,有必要包括顶盖结构在内进行整体模拟。 展开更多
关键词 水电站厂房 水轮机顶盖 计算模型 动力响应 数值分析
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