位移响应

摘要： 为了研究国内外圆截面高柔结构横风向荷载规范的差异和适用性,选取8座有实测位移数据的钢烟囱和钢混烟囱为算例,分别采用中国、欧洲(方法Ⅰ、Ⅱ)、日本、加拿大和美国荷载规范计算了烟囱位移,将规范所计算的位移结果与实测位移进行对比分析。结果表明,对于钢烟囱,中、日规范的位移计算值约为实测值的30%,加、欧Ⅰ规范的计算值约为实测值的70%;对于钢混烟囱,中国规范计算值小于实测值,其他各规范计算值均远大于实测值。整体来说,国内外圆截面高柔结构风荷载规范所计算的横风向位移结果与实测值差异显著,尤其对轻质、小阻尼钢烟囱的风荷载计算结果都偏于危险,不同规范的适用性仍存在问题,在进行圆截面高柔结构抗风设计时应慎重选择荷载规范。

摘要： 针对传统软波导安全裕度校核方法存在不够准确和/或计算量难以承受的缺陷,文章提出一种基于最小曲率半径的软波导安全裕度校核方法,分析其可行性、便利性及准确性,并给出具体的计算步骤。对同一个算例的分析结果表明,与传统方法相比,此方法可以更加准确地反映软波导的安全裕度。

摘要： 针对不同来流条件引起的风力机叶片振动问题,通过数值方法研究流速以及风剪切指数对叶片流固耦合振动的影响规律。以NREL 5MW风力机叶片实尺度模型为研究对象,采用不同风剪切指数的来流入口条件,利用数值方法获取不同来流工况下叶片表面载荷、压力分布以及载荷随方位角的变化规律;基于单向流固耦合方法计算不同工况下结构耦合形变、应力、应变以及模态频率。结果表明:叶片主要承受轴向载荷作用,叶片表面载荷最值主要在叶展方向85%至90%截面段;与均匀流作用下的耦合结果对比,风剪切来流作用下叶片截面载荷、压力分布以及结构耦合变形、应力、应变以及模态频率均增大,且随风剪切指数的增大而增大;因此,在开展风力机叶片流固耦合研究时,考虑风剪切的影响能够更准确地反映大气边界层中流体对叶片的耦合作用,对风力机叶片流固耦合动力特性的研究有很大意义。

摘要： 基于Euler-Bernoulli梁理论,考虑纵向钢筋和碳纤维布约束效应,通过引入应力影响因子函数模拟裂纹尖端附近砼的应力集中效应,利用Hamilton原理建立碳纤维布加固具多裂纹RC梁受迫振动的控制方程,采用Galerkin法对方程进行数值分析,分析裂纹深度、数量、间距及碳纤维布和钢筋约束效应对具多裂纹RC梁位移响应的影响。结果表明,具多裂纹加固RC梁的位移响应受裂纹密集程度、数量、深度的影响较明显,纵向钢筋的约束效应对加固梁的位移响应也有较大影响。

摘要： 为了研究V型电热驱动器的位移响应特性,考虑到材料参数的温度非线性及数学模型中存在的非连续性边界问题,从理论、仿真和实验三个方面对V型电热驱动器进行研究。通过引入与温度相关的材料参数更新函数,建立V型电热驱动器的电-热-力耦合模型;利用改进型切比雪夫谱方法求解所构建的耦合模型,得到V型电热驱动器温度和瞬态位移表达式。然后,对V型电热驱动器温度和位移进行有限元仿真和理论分析。最后,搭建电热驱动器瞬态位移响应实验平台,将恒定电压激励下的V型电热驱动器位移响应实验结果与理论和仿真结果进行对比,并对周期性方波电压下V型电热驱动器的位移响应进行了测试。实验结果表明:在一段时间后,V型电热驱动器的位移响应呈现周期性变化,且周期与方波电压周期相等;在其他参数相同的条件下,峰峰值为14 V的周期方波电压作用下,电热驱动器位移均值为20μm,峰峰值为7 V的周期方波电压作用下,位移均值为28μm;频率为50 Hz的周期方波电压作用下,电热驱动器位移变化幅度比频率100 Hz下多7μm。V型电热驱动器的位移均值基本不变,但位移变化幅度与频率负相关。

摘要： 管廊燃气爆炸效应严重危及城市发展和社会生活稳定,研究燃气爆炸冲击波荷载特征及作用效应对管廊结构优化设计具有重要指导价值。设计开展了城市管廊燃气爆炸相似模型试验研究,分析了不同甲烷浓度情况下燃气爆炸冲击波时程曲线与压力分布特征。理论推导了燃气爆炸荷载作用下结构顶板位移响应峰值计算公式,并结合模型试验结果和数值仿真结果对位移响应理论计算结果进行了验证。结果表明:甲烷浓度为9.5%时,燃气爆炸超压峰值高于10%浓度,在此情况下,超压峰值大小取决于燃气爆炸时的浓度条件;在试验条件下燃气爆炸超压时程曲线升压时长为500~700 ms,超压作用时间约1500 ms,爆炸超压作用时间与模型大小有直接关系;仓内各测点超压峰值分布均匀,可近似看作时变均布荷载。研究结果反映出,理论推导给出的顶板位移响应计算公式切实有效,可用于计算燃气爆炸荷载作用下的顶板最大位移值。

摘要： 近年来,高频振动沉桩因沉桩效率高、环境效应好等优点而得到了广泛应用。但目前高频沉桩仍存在较大理论空白,尤其是高频沉桩较于其他频率沉桩的环境影响机理尚不明确,因此阻碍了工艺的发展。针对该问题,基于有限差分软件FLAC 3D建立了饱和土体振动沉桩数值模型,并从低频到超高频设置若干工况,从而对比验证高频沉桩的优势。结果表明,在避免共振的前提下,选择合适的高频频率,有利于增强桩周土体的孔压响应,促进桩体贯入,同时可有效控制地表振动,提高施工的质量。此外,引入振动桩机免共振施工工艺,可有效避免低频共振现象的发生,进一步减少施工对环境的扰动。

摘要： 为研究在动荷载作用下回填土隧道的稳定性,利用有限元软件建立三维隧道模型,对其进行模拟研究,研究结果表明:回填土隧道在动荷载的作用下,其位移值随着动荷载的靠近而增加,随着动荷载的远离而减小,幅值小于0.03m,较为稳定;其速度及加速度的响应规律相似,衬砌及锚杆等衬砌结构能有效对动荷载进行阻扰。

摘要： 大跨柔性光伏支架结构因具有良好的场地适应性和经济性而得到越来越多的应用。为完善此类光伏支架结构的抗风设计方法,通过对一种可变倾角的大跨柔性光伏支架结构进行刚性模型风洞测压试验,研究了光伏组件板面的平均风压和脉动风压系数在不同风向角和倾角组合下的分布特性以及全风向角下组件的极值风压变化规律,并给出了典型风向角下的脉动风压功率谱图。在此基础上,结合光伏组件的风压分布特点,采用ANSYS有限元软件仿真研究了该种柔性支撑光伏支架的风振响应并进一步计算得到了相应的风振系数。研究结果表明:在0°和180°风向角下,平均风压系数沿来流方向梯度分布且绝对值迅速衰减;随着风向角的增大,风压系数绝对值的最大值出现位置由迎风前缘向迎风端角部附近移动;光伏板面脉动风压分布与平均风压分布趋势类似;相比结构位移响应,钢索张力响应对风速变化不敏感,顺风向和竖向位移风振系数在U=8 m/s取得极大值,其值为2.11和1.98。本文可为光伏结构的抗风设计提供参考。

摘要： 针对高承压水引发水力劈裂导致巷道的突水渗水问题,对离散元流固耦合算法进行改进,更新了流体通道长度和水压力对颗粒的作用模式.进行水力劈裂裂隙(HFs)与天然软弱面(WPs)相互作用的数值模拟,得到5种作用模式,并获取不同模式之间的临界水压力值,进一步分析了试件的位移、接触力以及特征点的应力变化.结果表明:1)定压力注水试验,流体压力值在初始注水处最大,沿裂隙扩展方向逐渐减小;2)不同模式下试样位移响应具有差异性,法向接触力接触方向存在明显竖直优势面,切向接触力则产生4个垂直的优势方向;3)测量圆1处应力在起裂阶段变化剧烈,最大主应力始终为压应力,测量圆2处应力响应相对滞后,主应力曲线的特征是由劈裂裂隙和软弱面之间的作用模式决定.

摘要： 针对简谐力激励下约束阻尼结构的动力学拓扑优化问题,以约束阻尼结构的指定位置的稳态位移响应为优化目标,约束阻尼材料体积为约束,建立约束阻尼结构动力学拓扑优化模型.使用复模态叠加法求解约束阻尼结构的位移响应.分析直接法和伴随法的特点,提出复模态叠加法和伴随法相结合的灵敏度分析方法,有效提高灵敏度计算效率.采用移动渐近线法(MMA)对约束阻尼结构的动力学拓扑优化模型进行求解.通过算例分析,验证了提出的约束阻尼结构的动力学优化算法有效性.

摘要： 机械法联络通道作为一种新型施工工艺,接头处的连接形式采用钢板焊接而成,焊接工艺在动力荷载作用下容易产生疲劳损伤破坏.针对接头处的问题,通过有限元模拟研究了列车荷载对于不同连接形式下主隧道与联络通道上的加速度响应及位移响应情况.研究结果表明:对于位移响应半刚性连接形式下接头能吸收一部分位移传递,有利于隧道整体结构的安全,刚性接头则整体性较强,位移不会出现突然骤减的情况;半刚性接头能削弱加速度的传递,而刚性接头整体性强,对加速传递效率高.

摘要： 近年来,越来越多的超高层建筑不断涌现出来,并朝向千米量级发展.一般而言,该类建筑属于风敏感结构,风荷载会成为其主要控制荷载,因此,掌握结构在风荷载作用下的风振特性、尤其是其涡激共振机理,从而防止超高层建筑发生共振破坏显得尤为重要.气弹模型测振试验是研究结构与风之间相互作用的重要工具,然而,目前大多采用该方法对一些结构形式简单的类矩形截面柱体进行基础性、机理性的研究.然而,当今超高层建筑往往期望通过合理的外形降低风致响应,其造型已变的愈发新颖,因此,基于上述类矩形截面柱状模型得到的结论已难以指导当代高层建筑的设计.多塔连体式结构是可供超高层建筑采用的结构体系之一,本文对拟建于大连的四塔连体式千米级超高层建筑进行了气弹模型风洞试验研究.给出了其在几个典型风向角下的位移响应,分析了结构在发生涡激共振时的气动阻尼变化规律.并进一步基于其位移频谱特性对涡激共振机理做了深入探讨,确定了该大楼的临界风速及共振"锁定范围".通过本文研究,可为该四塔连体式千米摩天大楼的抗风设计提供依据,同时也可提升对超高层建筑气弹现象的认识.

摘要： 本文以中国沿海地区某输电线路呼高30m的直线塔为研究对象,设计缩尺比为1∶30的气弹模型,通过风洞试验对不同风速下输电塔风致振动加速度和位移响应进行研究,分析其风振响应特征.将依靠气弹模型风洞试验得到的风振系数与国内现行规范计算结果进行对比,对载规范计算输电塔风振系数的不足之处做了总结.

摘要： Davenport提出的阵风荷载因子(GLF)法将等效静力风荷载表示为平均荷载与阵风荷载因子的乘积,张相庭用平均风荷载与一阶模态惯性力(IWL)的和来表示等效静力风荷载,Zhou和Gu将等效静力风荷载与风致响应对应起来,将其分成平均、背景和共振三个分量并进行组合表达.本文避开三分量和模态分解的思路,提出了直接采用弹性恢复力的概念来确定等效静力风荷载的思路.该方法首先根据已知的结构风致动态位移响应矩阵求得结构的动态恢复力矩阵,然后分别给出了三种高层建筑等效静力风荷载的表述方法.理论推导和算例结果证明,三种表述方法概念清楚,计算简单,可得到精确率高或者偏于安全的响应结果.

摘要： 基于多浮体水弹性方法,分别建立了海上浮桥的靠岸工况、旁靠工况和不规则海底工况的预报模型,并对典型波长范围内海上浮桥的位移响应进行了数值预报,得到了海岸、运输船和海底的存在对海上浮桥的影响规律.

摘要： 干煤棚具有跨度大、质量轻、阻尼小、刚度小、表面钝体绕流特征明显等特点,是一种典型的风敏感结构.因此,风荷载是结构设计的控制性荷载之一.以某两端半敞口干煤棚工程为背景,进行了有无干扰存在的风洞刚性模型测压试验.对于煤棚结构表面的平均风压分布与沿横轴方向的位移响应特征进行了研究.研究发现,干扰结构的遮挡效应能减小试验结构受到的风荷载作用与结构沿横轴方向的位移响应.

摘要： 叶片裂纹是汽轮机常见故障,不及时采取措施将会导致叶片断裂等重大事故.对叶片振动进行监测以识别裂纹故障是避免断裂事故的重要措施.本文研究不同裂纹叶片在振动特征上的区别,建立了实际带裂纹汽轮机叶片的三维模型,通过有限元软件ANSYS研究了裂纹对叶片固有频率、位移响应的影响.分析了未受损叶片以及不同裂纹位置、不同裂纹深度下叶片的固有频率、正弦载荷作用下的位移响应.结果表明:当裂纹远离叶片固定端,以及裂纹深度加深均会导致叶片固有频率下降;裂纹使得叶片在正弦载荷下的位移响应增加;同样深度的裂纹位于出汽侧时,对叶片的性能影响较大.

摘要： 本文提出了基于实测位移响应为基础结构损伤识别的统计方法,损伤识别经常被研究的问题有系统参数的不确定性,例如有限元模型的结构参数不确定性、结构外激励不确定性以及受干扰结构观测响应的不确定性等.本文着重研究考虑结构参数不确定下的损伤识别.并假定该不确定性服从均值为零的高斯分布.基于统计矩灵敏度的方法,不断修加入不确定性的结构参数.并通过定义的PDE(The probability of damage existence)确定结构各离散单元的损伤存在概率.并与传统损伤识别概率法PD对比.以平稳白噪声作用下的十层剪切框架系统为算例,采用上述方法对其进行损伤识别,能够快速有效地检测出局部损伤,并具有精度高、抗噪声能力强等特点.

摘要： 在运营地铁高架桥下方承载地层中实施深基坑开挖是一项高难度的工程,为确保上方地铁的正常运营,须严格控制基坑开挖对紧邻桥墩的位移影响,这就需要明确其影响规律,并预先制定相应的保护控制措施.以上海12号线龙漕路车站基坑工程为依托,结合数值模拟和施工监测,分析了基坑开挖过程中紧邻高架桥墩较为"异常"的位移响应—紧邻桥墩发生了一定的上抬,明确了深基坑开挖引起紧邻长短桩的位移规律,提出了制定控制保护措施时的原则和方法.

摘要： 本发明涉及一种采用位移信号识别磁悬浮轴承轴系跌落轨迹响应方法，计算轴系转子恰好能够绕保护轴承内圈转动一圈时的临界公转角速度ω，采集轴心x轴和y轴坐标；计算轴心在x轴和y轴方向上的位移x

摘要： 本发明涉及一种大型结构多点位移和转动响应同步监测系统及其数据分析方法，属于结构健康监测工程技术领域。包括激光传感器和激光接收器，激光传感器内置激光器可以发射激光，其所发射激光由激光接收器进行接收。大型结构监测点的位移和转动响应带动激光传感器所产生激光的位移和指向方向产生变化，该变化由激光接收器内部测量系统接收。利用激光接收器内部测量数据，再按照本发明给出的大型结构多点位移和转动响应同步监测系统数据分析方法，反算得出大型结构监测点处的位移和转动响应。通过本发明的大型结构多点位移和转动响应同步监测系统，可以实现桥梁、隧道、高层建筑等大型土木工程结构多点位移长期实时监测。

摘要： 本发明涉及一种采用位移信号识别磁悬浮轴承轴系跌落轨迹响应方法，计算轴系转子恰好能够绕保护轴承内圈转动一圈时的临界公转角速度ω，采集轴心x轴和y轴坐标；计算轴心在x轴和y轴方向上的位移xp和yp及td时间内各采样点处轴心径向位移rd；在td时间内存在轴系与保护轴承内圈的径向位移rd小于轴系与保护轴承内圈的间隙D的点，则轴系响应为混合摩擦和弹跳，反之则为钟摆振动或全周摩擦；在单次采样时间长度tdd是否有转子轴心的y轴方向的位移yp≥0，若有则轴系响应为全周摩擦，否则为钟摆振动。本发明利用轴系转子两端轴心的x和y方向上的坐标来识别轴系跌落后的响应状态，此识别方法直观简单，且计算速度快并具有良好的精度。

摘要： 本实用新型公开了一种工业以太网高速传输和实时响应的磁致伸缩位移传感器，尾盖上设有三个航插可输出更加稳定和可靠的信号；电子仓部分采用六方型材设计，量轻美观；O型密封圈可以保证油缸的密闭性，有效的增加了传感器的使用寿命；不锈钢测杆内部的绝缘组件和屏蔽组件能够有效隔离内部及外部油缸因静电而造成的损坏和外界信号对其内部的干扰，能在恶劣环境下长期稳定可靠工作而信号不中断；航插接头出线方式相比其它传感器出线方式结构更为简单，体积小，可节省大量安装空间；不锈钢测杆与平头底座之间用氩弧焊接，留有两道焊口，使密闭性、抗压能力和抗震能力是普通的两倍，而且磁环在不锈钢测杆外滑动，能有效检测回波信号。

摘要： 本发明公开了一种基于EMD‑DNN的振动台结构位移响应预测方法及装置，采集振动台加速度时程记录，并将该加速度时程记录分为训练集和测试集；对训练集中的加速度时程记录依次进行二次数值积分和经验模态分解，获得训练样本集；将训练样本集输入预先构建的深度神经网络模型中，进行迭代训练，优化模型参数，得到优化后的深度神经网络模型；将测试集输入优化后的深度神经网络模型中，预测得到振动台的位移时程曲线，进而还原振动台真实的结构位移响应；本发明基于经验模态分解和深度神经网络模型，整个过程具有自适应性，适用范围广，预测精度高。

摘要： 本发明公开了一种基于EEMD‑DNN的振动台结构位移响应预测方法及装置，采集振动台加速度时程记录，并将该加速度时程记录分为训练集和测试集；对训练集中的加速度时程记录依次进行二次数值积分和集合经验模态分解，获得训练样本集；将训练样本集输入预先构建的深度神经网络模型中，进行迭代训练，优化模型参数，得到优化后的深度神经网络模型；将测试集输入优化后的深度神经网络模型中，预测得到振动台的位移时程曲线，进而还原振动台真实的结构位移响应；本发明基于集合经验模态分解和深度神经网络模型，整个过程具有自适应性，适用范围广，预测精度高。

摘要： 本发明公开了考虑模量非线性分布的路基表面位移响应确定方法，方法包括：获取路基材料参数，路基表面施加动荷载，构建沿竖向非线性分布的路基模量函数；计算同时考虑横观各向同性以及路基模量沿竖向非线性分布的路基在Laplace‑Hankel域下的表面位移响应解；基于当前路基力学模型在Laplace‑Hankel域下的位移响应解，计算当前路基模型在时域范围内的表面位移响应。本发明充分反映实际路基的模量沿深度方向的非均匀分布，同时考虑路基横观各向同性，提高了路基表面位移响应的准确性，精度高、速度快，与路基无损检测技术相结合能够获得路基的模量沿深度方向的分布情况。

摘要： 本发明公开了一种考虑层间条件以及横观各向同性的多层位移响应确定方法，先输入一个N(N≥1)层层状路面体系的不同结构层的材料参数，所述材料参数包括：水平模量、垂直模量、水平泊松比、垂直泊松比、水平粘性系数、垂直粘性系数、相邻两层的层间滑移系数、密度以及厚度；然后对N层层状路面体系表面施加动力荷载，根据路面结构层的层数以及是否存在刚性基岩判断当前N层层状路面体系所属的路面力学模型，并依据当前N层层状路面体系的不同结构层的材料参数计算其所属的路面力学模型在Laplace‑Hankel域下的位移响应解，进而计算得到当前N层层状路面体系在时域范围内的表面位移响应。计算速度快、计算稳定性好，计算结果准确。

摘要： 本发明公开了一种基于位移响应协方差参数和贝叶斯融合的结构损伤识别方法，包括以下步骤：在结构上布置加速度传感器用于记录结构响应信息，对加速度响应进行二次积分得到位移响应，或直接测试位移响应；计算结构损伤前、后的单元“等效应变响应”和单位脉冲响应，以及单元位移响应协方差CoD；计算结构损伤前、后的单元位移响应协方差CoD变化分布向量，并转化为损伤概率向量；应用贝叶斯公式，计算后验损伤概率向量；最后通过一定的准则，选取合适的后验损伤概率作为单元的最终损伤识别结果。本发明的方法可以有效地判定损伤发生和识别损伤位置，无需结构分析模型，计算简便，噪声鲁棒性好，具有较好的工程应用性。

摘要： 本发明公开了一种基于位移响应功率谱的桥梁移动荷载识别方法，包括如下步骤：(1)获取不同移动荷载对应的桥梁位移响应功率谱；(2)转换桥梁位移响应功率谱为彩色图片，将彩色图片以及所对应的移动荷载分别作为AlexNet模型的输入、输出，构建样本数据库；(3)利用AlexNet模型训练彩色图片与移动荷载之间的映射关系；(4)利用所训练的映射关系从实测的桥梁位移响应功率谱中识别移动荷载。本发明采用了一种新的桥梁移动荷载识别方法，考虑了路面随机激励的干扰，直接通过桥梁位移响应功率谱识别移动荷载，更符合工程实际，有效的解决了路面随机激励影响下的移动荷载识别，为桥梁移动荷载的高效、精准识别提供了支撑。