速度放大型电涡流扭矩阻尼器的缓速性能研究

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作者 华旭刚 黄豪 +3 位作者 王文熙 王帅 余天赋 陈政清 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期1-11,共11页

由于展开速度过快,旋转机构展开到预定形态时常引起机构与限位装置碰撞而造成损坏,如SpaceX公司生产的猎鹰9号火箭在折叠支腿展开过程中,过大转角速度可能导致支腿销铰破坏.加装阻尼器可减缓机构转速,提升展开安全性,是火箭稳定着陆的... 由于展开速度过快,旋转机构展开到预定形态时常引起机构与限位装置碰撞而造成损坏,如SpaceX公司生产的猎鹰9号火箭在折叠支腿展开过程中,过大转角速度可能导致支腿销铰破坏.加装阻尼器可减缓机构转速,提升展开安全性,是火箭稳定着陆的前提与保证.传统位移型阻尼器不具备速度适应能力,在应用于机构展开时存在展开卡死风险;而传统高压油液阻尼器在高速运作下易引发漏液造成失效.电涡流扭矩阻尼器作为一类新型的速度型阻尼器,可用于减缓机构转动角速度,具有不需外接电源、无工作流体、耐久性强等优势,但因永磁体与导体板的相对运动速度小导致其耗能效率不高,限制了其在工程中的应用.为加强传统复合管电涡流阻尼器性能,本文提出了一种磁路优化后的复合管电涡流扭矩阻尼器.相较于传统的复合管电涡流阻尼器,本文提出的阻尼器有更小的磁漏和安装体积,此外,加入齿轮增速装置提升其工作转速,进一步提升耗能性能.基于COMSOL分析软件建立了电涡流扭矩阻尼器的有限元模型,分析了空气间隙、导体管厚度、背铁厚度等参数对扭转阻尼系数的影响;同时考虑安装空间尺寸,推导了电涡流阻尼力计算公式,提出了复合管电涡流扭矩阻尼系数估算公式.制造了速度放大型电涡流扭矩阻尼器样机和展开机构原理验证装置,并进行了冲击缓速性能测试.研究结果表明,对于特定的阻尼器参数,合理地对永磁体及导体板的厚度取值,能获得较大的扭转阻尼系数;本文提出的阻尼系数估算方法能精确描述速度放大型电涡流扭矩阻尼器在阻尼线性段的力学性能;采用质量为12 kg左右的阻尼器样机可将试验展开机构在最不利工况下的最终动能耗散效率达41.6%,具有较强耗能效率优势. 展开更多

关键词 阻尼耗能 电涡流扭矩阻尼器 速度放大 缓速耗能

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界面不同抗剪连接钢-UHPC组合梁的受弯性能

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作者 方志 周楚钰 +3 位作者 洪金圣 徐海波 张海兵 汪建群 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期61-74,共14页

为明确界面抗剪连接的不同布置对钢-超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)组合梁受弯性能的影响,完成了3根界面栓钉不同布置的钢-UHPC组合梁受弯性能的试验研究,提出了基于截面纤维模型的钢-UHPC组合梁受弯性能非线性... 为明确界面抗剪连接的不同布置对钢-超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)组合梁受弯性能的影响,完成了3根界面栓钉不同布置的钢-UHPC组合梁受弯性能的试验研究,提出了基于截面纤维模型的钢-UHPC组合梁受弯性能非线性分析方法并编制了相应计算程序且以试验结果验证了方法和程序的适用性,并用其分析了集束度和剪力连接度对钢-UHPC组合梁受弯性能的影响.结果表明:1)对于集束度γ≤0.5和γ=1的钢-UHPC组合梁,其临界剪力连接度分别为0.9和0.74;2)钢-UHPC组合梁的弹性抗弯刚度随着剪力连接度的增加而增加,随着集束度的增加而降低;3)剪力连接度对钢-UHPC组合梁的抗弯承载能力和延性系数影响显著,集束度γ=1时组合梁的延性系数明显增大,但集束度γ≤0.5时,其延性系数基本不再受集束度的影响;4)对于完全剪力连接组合梁,极限状态时界面的剪力分布随剪力连接度的增大而越趋于不均匀,但集束度对极限状态时界面的剪力分布影响较小.钢-UHPC组合梁的集束度γ不应大于0.5,剪力连接度η不宜小于1.0. 展开更多

关键词 超高性能混凝土(UHPC) 钢-UHPC组合梁 剪力连接度 集束度 受弯性能

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装配式钢内芯-UHPC组合空心柱抗震性能研究

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作者 邵旭东 赵相如 +2 位作者 伍隋文 邵宗暄 何广 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期1-16,共16页

为适应新型钢-UHPC拱桥的跨越能力、加快施工进度、减轻拱上建筑自重和造价,本文提出了一种新型装配式钢内芯-UHPC组合空心柱以及相应的插承式节点连接构造.新型柱由空心钢内芯与外部UHPC薄壁层组成,钢内芯可作为UHPC层的内模,同时提供... 为适应新型钢-UHPC拱桥的跨越能力、加快施工进度、减轻拱上建筑自重和造价,本文提出了一种新型装配式钢内芯-UHPC组合空心柱以及相应的插承式节点连接构造.新型柱由空心钢内芯与外部UHPC薄壁层组成,钢内芯可作为UHPC层的内模,同时提供额外的耗能.介绍了新型立柱及其与承台间连接构造的概念设计,通过设计2∶5的立柱缩尺模型,采用原桥初步设计中最不利轴压比(0.24)进行拟静力试验,研究该立柱的破坏模式、预制立柱界面处连接性能、位移延性、耗能能力、刚度退化、残余变形、曲率分布和钢板应变等.试验结果表明:试件为弯曲破坏模式,具体为柱底塑性铰区域钢筋钢板屈服,UHPC薄壁层压溃,但节点连接处保持完好,预制与后浇UHPC界面未见裂缝,表明提出的新型装配式连接构造是可靠的.此外,试件具有较高的等效阻尼比,但试件位移延性稍显不足,主要归因于试验模型钢内芯钢板厚度与UHPC薄壁层厚度不匹配,此外,高轴压比(0.24)也是潜在原因.其次,基于试验结果验证了有限元模型,并对原型柱开展参数分析,计算结果表明,新型柱随着轴压比的增加,延性降低,轴压比在0.05~0.20范围内,原型柱延性系数均接近或大于3.本研究成果可为后续钢内芯-UHPC立柱的设计与应用提供基础. 展开更多

关键词 钢内芯-UHPC组合柱 拱桥 抗震性能 拟静力试验 承插式连接

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基于电涡流阻尼器的超宽单肋拱桥减震研究

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作者 陈谨林 李秉海 +4 位作者 徐继祥 涂军 王志宏 陈孟鸿 陈政清 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期109-117,共9页

为研究电涡流阻尼器在超宽单肋系杆拱桥减震领域的应用效果,分别在某超宽桥面有背索柔性单肋系杆拱桥新型组合结构体系的主梁活动支座位置处设置纵向和横向电涡流阻尼器,并采用非线性时程分析方法计算结构在地震作用下的运动响应.为方... 为研究电涡流阻尼器在超宽单肋系杆拱桥减震领域的应用效果,分别在某超宽桥面有背索柔性单肋系杆拱桥新型组合结构体系的主梁活动支座位置处设置纵向和横向电涡流阻尼器,并采用非线性时程分析方法计算结构在地震作用下的运动响应.为方便电涡流阻尼器的计算应用,分析时对其阻尼力模型开展简化研究,并通过试验验证了简化模型的有效性,最后以墩梁相对位移和拱脚内力为评判指标,研究了变化电涡流阻尼器参数对结构地震响应的影响.结果表明:超宽桥面有背索柔性单肋系杆拱桥新型组合结构体系的面外刚度较低,在地震作用下容易发生侧向倾覆,结构对拱脚抗弯承载力的要求较高;双折线模型可以近似与电涡流阻尼器的非线性阻尼力模型等效,用于描述电涡流阻尼器的力学性能;安装电涡流阻尼器可以有效降低超宽桥面有背索柔性单肋系杆拱桥新型组合结构体系在地震作用下的动力响应,阻尼器最大阻尼力确定时,随等效阻尼系数的提升,结构的地震运动响应呈现明显的下降趋势,其下降速度先快后慢,最终在阻尼系数达到一定阈值后趋于水平;最大阻尼力参数决定了电涡流阻尼器的阻尼力上限,在等效阻尼系数一定时,一定范围内随最大阻尼力的提高,结构各节点的运动响应会不断下降. 展开更多

关键词 拱-索-梁协作体系 单肋系杆拱桥 超宽桥面 地震 电涡流阻尼

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基于GMM模型的城市轨道交通乘客通勤模式研究——以长沙市为例

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作者 邓洁榕 刘晨辉 《都市快轨交通》 北大核心 2025年第3期48-53,共6页

本研究旨在分析城市轨道交通乘客的通勤模式,并探讨不同类型通勤乘客的特征及其规律。采用长沙市地铁2023年3月21日至4月3日两周工作日的AFC刷卡数据,选取上班进站时间、下班进站时间、地铁通勤耗时3个指标,构建高斯混合模型(Gaussian m... 本研究旨在分析城市轨道交通乘客的通勤模式,并探讨不同类型通勤乘客的特征及其规律。采用长沙市地铁2023年3月21日至4月3日两周工作日的AFC刷卡数据,选取上班进站时间、下班进站时间、地铁通勤耗时3个指标,构建高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM),最终将乘客划分为三类:经典通勤模式、长距离通勤模式、错峰通勤模式。研究结果表明:从通勤时间来看,经典通勤模式的通勤时间主要集中在常规高峰时段(7:30-8:30、17:30-18:30),长距离通勤模式通勤时间则略有提前,而错峰通勤的乘客则避开常规通勤高峰,上班进站时间涵盖了7:00到12:00的整个时间段,下班进站时间集中在20:00-22:00;从通勤耗时来看,经典通勤模式和错峰通勤模式乘客的通勤时长主要分布在15~30 min,而长距离通勤模式的通勤时长多在30 min以上;从居住、工作站点分布来看,长距离通勤乘客的居住站点在市区外围的分布比例显著高于其他两类乘客,错峰通勤乘客的工作站点比其他两类更为集中,主要位于餐饮和娱乐行业聚集的商业区。 展开更多

关键词 城市轨道交通 通勤客流 出行特征 高斯混合模型 聚类分析 AFC数据 职住分布

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大跨度公铁双层斜拉桥主梁涡激共振机理与控制 被引量：1

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作者 刘志文 周威 +3 位作者 刘振标 严爱国 夏正春 陈政清 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-13,共13页

以拟建的某主跨808 m公铁双层斜拉桥为工程依托,采用节段模型风洞试验研究不同攻角下双层桁架梁断面的涡振性能及5种气动控制措施的抑振效果,结合计算流体动力学(CFD)静态绕流模拟,对比分析双层桁架梁断面的涡振机理及控制方法.研究表明... 以拟建的某主跨808 m公铁双层斜拉桥为工程依托,采用节段模型风洞试验研究不同攻角下双层桁架梁断面的涡振性能及5种气动控制措施的抑振效果,结合计算流体动力学(CFD)静态绕流模拟,对比分析双层桁架梁断面的涡振机理及控制方法.研究表明:主梁断面原设计方案在+3°和0°风攻角下存在明显的竖向和扭转涡振现象,且振幅超过规范允许值;间隔封闭上层桥面栏杆或增设抑流板可有效抑制主梁扭转涡振,但竖向涡振振幅仍不满足规范要求;上弦杆外侧增设风嘴可有效抑制主梁竖向和扭转涡振,而下弦杆外侧增设风嘴对主梁涡振抑振效果有限.气流经主梁原设计断面上层桥面分离后,在其上下表面形成周期性脱落的大尺度旋涡,并在上层桥面后部再附,这是主梁发生竖向涡振的主要诱因;上弦杆外侧增设风嘴可引导气流平稳通过上层桥面,消除了周期性的旋涡脱落,并在其上表面形成一段狭长“回流区”,从而有效抑制了涡振的发生. 展开更多

关键词 桥梁工程 涡激共振机理 风洞试验 双层桁架主梁 气动控制措施 计算流体动力学

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PC与钢-UHPC混合式连续梁桥结合段受力分析 被引量：1

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作者 邵旭东 熊满华 +2 位作者 怀臣子 莫然 杨纪 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期126-137,共12页

针对连续箱梁桥因自重过大导致开裂严重的工程难题,提出了一种PC梁(Pre⁃stressed Concrete,PC)与钢-UHPC(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)组合梁结合的新型混合式连续梁桥.为探明新型桥梁中UHPC层的受力特性及其对钢-混结合段传... 针对连续箱梁桥因自重过大导致开裂严重的工程难题,提出了一种PC梁(Pre⁃stressed Concrete,PC)与钢-UHPC(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)组合梁结合的新型混合式连续梁桥.为探明新型桥梁中UHPC层的受力特性及其对钢-混结合段传力机理的影响,以滨州黄河大桥为工程背景,首先建立了Midas整体计算模型,获得了结构在承载能力极限状态下的内力,然后采用ANSYS分别建立了无UHPC层和有UHPC层两种构造的钢-混结合段有限元局部模型,对比了两个构造结合段的受力特点及传力机理,分析了UHPC层的受力特性.计算结果表明:1)除了部分应力集中区域外,新型结构各部分应力均低于强度设计值,满足设计要求;2)最不利弯矩作用下,新型结构的钢箱梁顶板最大拉应力得到显著降低,可显著延长钢结构的疲劳寿命;3)新型结构的混凝土梁顶板在交界面处的应力下降了约5%~29%,可改善混凝土开裂现象;4)UHPC层的最大拉应力和压应力均低于其设计强度,满足规范要求,且UHPC层能分担4%~10.9%的结合段截面弯矩. 展开更多

关键词 桥梁工程 混合梁结合段 数值分析 力学性能 钢-UHPC组合梁

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铁路悬索桥车致纵向运动混合阻尼减振研究

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作者 封周权 范周健 +3 位作者 井昊坤 张弘毅 陈政清 万田保 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期10-20,共11页

针对铁路悬索桥在列车过桥时梁端纵向运动响应控制问题,提出了一种创新的混合阻尼减振方案,采用多种类型的阻尼器控制梁端位移,以满足不同的减振需求.以某在建大跨铁路悬索桥为工程背景,建立了空间桁架精细模型和等效单梁简化模型,系统... 针对铁路悬索桥在列车过桥时梁端纵向运动响应控制问题,提出了一种创新的混合阻尼减振方案,采用多种类型的阻尼器控制梁端位移,以满足不同的减振需求.以某在建大跨铁路悬索桥为工程背景,建立了空间桁架精细模型和等效单梁简化模型,系统研究了混合阻尼减振方案不同阻尼器参数对减振效果的影响.该方案将低指数黏滞阻尼器纵向安装于桥塔与加劲梁之间,同时在桥台与加劲梁之间纵向安装电涡流阻尼器.鉴于桥台结构的特殊性,电涡流阻尼器被设计为仅能承受压力的装置,并通过样机试验进行了验证.为了进一步提升减振性能,电涡流阻尼器还配备了摩擦耗能元件.该混合阻尼减振方案能够有效控制列车过桥时梁端的纵向运动响应,显著提高桥梁结构的安全性和耐久性,在类似工程中具有重要的参考价值和借鉴意义. 展开更多

关键词 铁路悬索桥 梁端纵向运动控制 混合阻尼减振 低指数黏滞阻尼器 电涡流阻尼器

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大跨度钢箱梁铁路悬索桥车桥系统气动特性风洞试验研究 被引量：1

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作者 戴金元 封周权 +2 位作者 万田保 王东绪 华旭刚 《铁道建筑》 北大核心 2024年第8期78-83,共6页

为研究大跨度钢箱梁铁路悬索桥车桥系统气动特性,利用水平和竖向两套三分力测试装置,对一座大跨度钢箱梁铁路悬索桥进行节段模型测力风洞试验。研究不同风攻角下桥面无车、不同位置有单列车、双车共存时车辆和桥梁的气动特性及其相互影... 为研究大跨度钢箱梁铁路悬索桥车桥系统气动特性,利用水平和竖向两套三分力测试装置,对一座大跨度钢箱梁铁路悬索桥进行节段模型测力风洞试验。研究不同风攻角下桥面无车、不同位置有单列车、双车共存时车辆和桥梁的气动特性及其相互影响,得到不同车桥组合下车辆与桥梁的气动力。试验结果表明,车桥间的气动干扰较为明显,列车会增大主梁的阻力系数,改变桥梁升力系数的变化趋势,且单列列车位于背风侧时主梁的气动性能最差,最大阻力系数增加了191%。同时,两辆列车之间存在一定的气流干扰,背风侧列车受迎风侧列车影响较大,其横向力系数显著下降,但竖向力系数和扭矩系数所受影响不大。 展开更多

关键词 铁路桥梁 气动特性 试验研究 车桥系统 钢箱梁悬索桥 节段模型

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列车制动作用下悬索桥纵向运动及其黏滞阻尼器控制研究

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作者 宋佳 井昊坤 +4 位作者 封周权 陈政清 华旭刚 万田保 吴成亮 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2024年第5期188-198,共11页

列车的制动行为会对悬索桥的纵向运动产生影响,因此有必要对千米级大跨度铁路悬索桥在列车制动下的纵向运动进行研究。以一座主跨1060 m的大跨度铁路悬索桥为研究对象,采用数值模拟的方式探讨了列车制动作用下其梁端纵向运动的响应特性... 列车的制动行为会对悬索桥的纵向运动产生影响,因此有必要对千米级大跨度铁路悬索桥在列车制动下的纵向运动进行研究。以一座主跨1060 m的大跨度铁路悬索桥为研究对象,采用数值模拟的方式探讨了列车制动作用下其梁端纵向运动的响应特性,并研究了黏滞阻尼器在控制纵向运动中的效果。首先介绍了该千米级大跨径铁路悬索桥的工程背景,以及基于ANSYS软件建立的有限元模型;然后介绍了大跨径铁路悬索桥纵向运动的加载求解方式,支座摩阻和黏滞阻尼器的有限元模拟方式,以及制动力的模拟方式;接着探究了不同制动位置、是否考虑支座摩阻力对悬索桥梁端纵向运动响应的影响;最后,研究了黏滞阻尼器的纵向运动控制效果,并进行了参数分析。研究结果表明:随着制动位置越接近下桥位置,纵向位移变化曲线形状越接近正弦函数形式;支座摩阻对列车制动作用下的梁端位移响应有一定的控制作用,对梁端速度响应控制效果不佳;采用黏滞阻尼器可以有效控制列车制动下的悬索桥梁端位移和速度响应;当采用阻尼系数为2500 kN(m/s)^(-α),阻尼指数为0.1的黏滞阻尼器时,控制效果最佳。 展开更多

关键词 铁路悬索桥 列车制动 支座摩阻 黏滞阻尼器 纵向运动

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大跨悬索桥Π形加劲梁处风参数实测与风攻角修正

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作者 刘志文 魏子然 +3 位作者 何法伟 刘曙光 万田保 陈政清 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1-13,共13页

以一座已建的大跨悬索桥为工程依托,基于现场实测与计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法研究Π形加劲梁断面气动外形对桥面高度处实测风参数的影响,并提出实测风攻角的修正方法.进行为期5个月的桥面高度处风速和风攻... 以一座已建的大跨悬索桥为工程依托,基于现场实测与计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法研究Π形加劲梁断面气动外形对桥面高度处实测风参数的影响,并提出实测风攻角的修正方法.进行为期5个月的桥面高度处风速和风攻角现场实测,分析风参数沿桥轴线的分布规律,并比较了桥面高度处迎风侧与背风侧风速仪实测的风速和风攻角;采用计算流体动力学方法模拟气流流经静止加劲梁断面的流场,研究来流风攻角和风速对风速仪安装在加劲梁不同位置处风参数的影响;结合数值模拟结果,通过函数拟合得到Π形加劲梁断面风速仪实测风攻角的修正公式.结果表明:实测风速在大桥主跨范围内较为接近,且边跨风速相较于主跨风速偏小;现场实测得到的迎风侧风攻角明显大于背风侧,两侧风速基本一致;迎风侧与背风侧的风参数数值模拟结果与现场实测具有一致性,主梁绕流对距主梁20 m范围内的风攻角监测结果均存在一定影响.通过本文建立的风攻角修正方法,可以根据迎风侧风攻角的实测值得到较为合理的风攻角修正结果. 展开更多

关键词 桥梁工程 大跨悬索桥 Π形加劲梁 风参数 现场实测 计算流体动力学 修正方法

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