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动刚度法在既有桥梁桩基础状态评估中的应用研究

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铁道建筑 2014年第5期54卷 27-30页

作者：李权福王振卿刘建磊神华铁路货车运输有限公司北京100011 中铁十五局集团公司河南洛阳471013 中国铁道科学研究院北京100081

由于正常运营的需要及各种条件的制约,新建桥梁基桩常用的检测方法(如静载试验法、高应变法、低应变法、超声波法及取芯法等)在既有桥梁中均难以实施,且其检测结果亦不足以全面评估基桩状况。本文提出的动刚度法,通过安装于桩顶位置的... 详细信息

由于正常运营的需要及各种条件的制约,新建桥梁基桩常用的检测方法(如静载试验法、高应变法、低应变法、超声波法及取芯法等)在既有桥梁中均难以实施,且其检测结果亦不足以全面评估基桩状况。本文提出的动刚度法,通过安装于桩顶位置的传感器采集激振力作用下桩土系统响应信号,分析绘制导纳随频率变化曲线,并由此推算基桩承载力;辅以取芯法、低应变法等检测手段进行验证,对某高速公路承载力不明确的部分既有基桩进行检测和理论分析,给出了这些基桩的实际承载力。检测结果表明,在正常运营的条件下,采用这一方法对在役基桩进行无损检测可以较好地评估基桩的承载能力,该方法对同类基桩的检测评定具有足够的精度。

关键词：基桩检测动刚度法承载力

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基于动刚度法的桨-轴-壳耦合结构振动特性

船舶工程 2022年第6期44卷 78-83,162页

作者：朱军超刘赟王之昊张春雨江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212003 上海船用柴油机研究所上海201108

桨-轴系统是水下航行器壳体振动与声辐射的主要激励源之一。文章建立桨-轴-壳耦合系统的动力学模型及分析方法,基于分块化建模思想,将耦合结构划分为桨-轴轴系及耦合壳体部分。在桨-轴部分中包含螺旋桨、轴以及轴承基座,分别用质量块、... 详细信息

桨-轴系统是水下航行器壳体振动与声辐射的主要激励源之一。文章建立桨-轴-壳耦合系统的动力学模型及分析方法,基于分块化建模思想,将耦合结构划分为桨-轴轴系及耦合壳体部分。在桨-轴部分中包含螺旋桨、轴以及轴承基座,分别用质量块、实心杆单元和弹簧-质量-阻尼系统模型,根据子单元连续条件,推导轴系部分动刚度矩阵。耦合壳体部分系统包含锥壳、圆柱壳、环肋板等构件,基于经典薄壳理论建立耦合壳体的动刚度模型。将轴承基座直接与组合壳体中艉部支撑端板连接,承载来自螺旋桨的纵向载荷,计算分析纵向载荷作用下轴系-艇体耦合结构的动力学响应特性。与有限元法计算结果相比较,验证了建模方法的正确性及可靠性。

关键词：动刚度法桨-轴轴系耦合壳体振动特性

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组合板结构面内和面外振动动刚度法研究

组合板结构面内和面外振动动刚度法研究

作者：李慧中国舰船研究院

学位级别：硕士

船舶结构的振动特性分析是研究船舶结构振动的主要内容。过大的振动响应会影响船上人员的工作、休息等,还会引起局部结构的声振疲劳破坏,装有设备的结构在振动时会把振动传给设备,影响电子仪器的正常发挥,这一问题随着船舶及动力装置向... 详细信息

船舶结构的振动特性分析是研究船舶结构振动的主要内容。过大的振动响应会影响船上人员的工作、休息等,还会引起局部结构的声振疲劳破坏,装有设备的结构在振动时会把振动传给设备,影响电子仪器的正常发挥,这一问题随着船舶及动力装置向高速化大型化发展变得越来越严重。平板是组成船舶结构最基本也是最重要的单元,为了适应工程上的需要,板与板之间常常通过耦合形成复杂的组合板结构。结构在受到激励时,主要产生平面纵波、平面剪切波以及横向弯曲波三种沿板内传播的波,面内振动波和弯曲波不仅在板内传播,而且在交叉连接处发生反射、折射,使组合板结构的振动性能变得复杂。所以单独考虑面内振动或弯曲振动是远远不够的,必须将它们同时考虑在内。本文首先推导矩形板的动刚度矩阵,通过投影法以及一系列的代数运算给出面内振动和弯曲耦合振动的动刚度矩阵的显式表达式,求解结构的固有频率,并通过实验和数值计算进行验证;然后将离散的板单元耦合形成复杂的组合板结构,通过坐标变换将每个板单元局部坐标系下的动刚度矩阵转换成全局坐标系下的动刚度矩阵,再利用经典的有限元理论组装形成整体组合板结构的动刚度矩阵,求解简谐激励下结构的面内振动和弯曲振动响应,得出结构的位移响应场和内力场,通过L型板的算例进行验证;进一步在动刚度法的基础上计算讨论了结构中传播的功率流;最后对典型的双层底舱段结构进行简化,通过动刚度法计算了结构的振动响应,并对结构参数的影响进行分析,为工程应用提供了理论指导。

关键词：组合板结构动刚度法面内振动面外振动功率流

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梁板类周期结构波传播分析动刚度法及应用

梁板类周期结构波传播分析动刚度法及应用

作者：卢钊明中南大学

学位级别：硕士

周期结构具备特殊的波传播特性,逐渐成为行业研究的重点和热点。一方面,轨道交通、航空航天、船舶等工程领域中的结构大多数由梁板类周期结构构成,其波传播特性直接决定这些载运工具的振动声学性能;另一方面,梁板类周期结构因其波传播... 详细信息

周期结构具备特殊的波传播特性,逐渐成为行业研究的重点和热点。一方面,轨道交通、航空航天、船舶等工程领域中的结构大多数由梁板类周期结构构成,其波传播特性直接决定这些载运工具的振动声学性能;另一方面,梁板类周期结构因其波传播特性被应用于超材料设计,因此研究梁板类周期结构波传播特性意义重大。然而现有的波传播分析方法普遍存在模型精度不够、自由度多,求解方法鲁棒性低、容易丢根等不足。针对这种情况,本文基于动刚度法、原胞法与Bloch定理结合的建模方法以及Wittrick-Williams(W-W)算法,提出一种面向梁板类周期结构的高效且高精度的波传播分析算法。本文分别针对以下三种典型的梁板类周期结构波传播分析展开研究。梁类周期结构的动刚度建模及波传播分析。针对由杆、梁单元组成的梁类周期结构的波传播问题,基于轴向振动的经典杆理论和弯曲振动的Timoshenko梁理论推导杆和梁的单元动刚度矩阵,然后基于原胞法对单元进行组装并结合Bloch定理得出周期边界条件下的动刚度模型,最后采用W-W算法准确、高效地计算出频散关系、波传播方向性等波传播特性。与现有方法相比,该算法在保证计算结果精确的前提下计算效率提高至少一个数量级。同时,该算法能应用于任意类蜂窝结构、接触网系统等工程结构的波传播分析和波速求解。周期多体结构的动刚度建模及波传播分析。针对由梁类周期结构和刚体、弹簧质量/惯性放大谐振器组成的周期多体结构的波传播问题,基于动刚度法、原胞法和Bloch定理系统地提出不同类型的周期多体结构的波传播建模方法,然后采用W-W算法求相应的波传播特性。通过与COMSOL Multiphysics仿真软件对比,验证本文算法建立的周期多体结构模型的准确性以及波传播分析时的高效性。该算法仅用少数单元就能建立工程中周期多体结构的理论模型并开展波传播分析和参数化研究,为结构减振提供理论指导。板类周期结构的动刚度建模及波传播分析。针对由板单元组成的板类周期结构的波传播问题,基于薄板振动理论推导板单元面内、外振动的动刚度矩阵,结合原胞法和Bloch定理建立板类周期结构的波传播模型,最后通过W-W算法求解任意半波数下的频散曲线。算法的准确性和高效性通过与COMSOL Multiphysics仿真软件对比得到验证。本文算法可根据载荷类型来耦合任意半波数的频散曲线,以直接获取任意激振频率下弹性波的传播情况。同时该算法可应用于列车地板等板类周期结构的振动分析,为结构减振设计提供指导。本论文为工程中梁板类周期结构波传播特性的研究和减振超材料的设计提供了有力的工具,为结构减振提供可靠的理论指导和参考。图91幅,表12个,参考文献124篇

关键词：梁板类周期结构动刚度法 Wittrick-Williams算法弹性波传播特性波传播分析算法

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有流体负载的板梁组合结构动刚度法研究

有流体负载的板梁组合结构动刚度法研究

作者：钟奎奎中国舰船研究院

学位级别：硕士

结构振动特性由于直接关系到船上乘员的舒适性、设备的耐久性、结构的安全性、乃至整船的隐身性,因而是船舶结构设计中至关重要的问题。本文从船舶结构振动这一基本问题出发,以典型船舶结构为研究对象,提出有流体负载的板梁组合结构动... 详细信息

结构振动特性由于直接关系到船上乘员的舒适性、设备的耐久性、结构的安全性、乃至整船的隐身性,因而是船舶结构设计中至关重要的问题。本文从船舶结构振动这一基本问题出发,以典型船舶结构为研究对象,提出有流体负载的板梁组合结构动刚度方法。首先,提出了加筋板结构的动刚度建模方法。基于Kirchhoff薄板理论,同时计入面内振动和弯曲振动,推导出矩形板结构的动刚度矩阵;基于欧拉梁理论,计入等截面梁的弯曲振动、扭转振动和纵向振动,推导出梁结构的动刚度矩阵。借鉴传统有限元法单元组装技术并结合坐标变换技术,组装板梁组合结构的全局动刚度矩阵,并和有限元计算结果对比验证;其次,发展了有流体负载的板结构的动刚度法。首次将结构振动诱发的流体负载以辐射阻抗的形式引入到动刚度矩阵中,给出有流体负载的板结构动刚度阵的显式形式;并采用有限板结构的流固耦合有限元模型对该方法进行验证;再次,应用本文提出的动刚度法分析了有限长周期加筋板结构的振动传递特性,给出了以归一化响应表征的振动传递评价方法,并分析了不同结构参数对振动传递的影响规律;最后,以典型船舶舱段为研究对象,建立船体舱段的动刚度法模型,并采用有限元法全面验证理论模型的正确性;在此基础上,分析了结构参数对双层底结构振动传递特性的影响规律,为工程应用提供重要理论支撑。本文提出的动刚度法与传统有限元法相比有显著优势,比如计算效率高、适用频率宽、离散化要求低;而与经典的解析法相比,由于采用单元组装技术,具备模拟复杂船体结构动力学特性的功能;因而,可以预期:该方法将在模拟复杂船体结构的振动特性,包括频谱特征、振动传递、乃至波型转换等方面有广阔的应用前景。

关键词：板梁组合结构动刚度法流体负载周期加筋板波传播

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动刚度法在加筋板结构振动分析中的应用

动刚度法在加筋板结构振动分析中的应用

用动刚度法计算安装在弹性支承上多盘转子的临界转速

第十八届船舶水下噪声学术讨论会

作者：钟奎奎殷学文李慧中国船舶科学研究中心

建立了加筋板结构振动的动刚度研究方法,其中,针对板结构,考虑了其面内振动和弯曲振动;针对矩形截面梁结构,考虑了其弯曲振动、纵向振动和扭转振动。通过与有限元计算模型对比,验证了理论推导的正确性;并采用动刚度方法分析了周期加筋... 详细信息

建立了加筋板结构振动的动刚度研究方法,其中,针对板结构,考虑了其面内振动和弯曲振动;针对矩形截面梁结构,考虑了其弯曲振动、纵向振动和扭转振动。通过与有限元计算模型对比,验证了理论推导的正确性;并采用动刚度方法分析了周期加筋板结构的振动带隙特性。动刚度法本质上是一种解析方法,为加筋板结构振动特性研究提供了新的思路。

关键词：加筋板动刚度法结构振动

来源： cnki会议评论

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中国造船 1980年第1期 102-119页

作者：沈信一

本文介绍动刚度法在多盘转子系统中的应用,导出了有弹性支承边界条件的动刚度公式。用求得的弹性支承上单盘转子系统频率方程证明所推导的公式是正确的。最后,给出了一个双盘转子系统计算实例,从而扩大了动刚度法的使用范围。

关键词：动刚度法转子系统边界条件临界转速弹性支承

利用动刚度法评价营运高速公路桥梁桩基承载力

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广东公路交通 2013年第6期39卷 6-10,20页

作者：孙晓立刘建磊广东华路交通科技有限公司广州510420 中国铁道科学研究院北京100081

地震、软土侧向位移、船舶撞击、桩基施工质量不佳等均会导致营运高速公路桥梁桩基出现损伤,有必要选择合适的检测方法确定营运高速公路桥梁桩基承载力。然而,常规的静载试验较难应用于测试营运高速公路桥梁桩基的承载力。基于瞬态导纳... 详细信息

地震、软土侧向位移、船舶撞击、桩基施工质量不佳等均会导致营运高速公路桥梁桩基出现损伤,有必要选择合适的检测方法确定营运高速公路桥梁桩基承载力。然而,常规的静载试验较难应用于测试营运高速公路桥梁桩基的承载力。基于瞬态导纳法理论,提出利用动刚度法评价营运高速公路桥梁桩基的承载力。为了评价动刚度法的实际应用效果,将其用于检测广东省某营运高速公路特大桥桩基的承载力。采用取芯法并结合承载力验算结果对动刚度测试方法进行了验证,验证结果表明:相同类型的基桩动刚度的大小直接反应了其承载力的大小,基桩桩身质量越差,动刚度值相应越小。

关键词：动刚度法营运高速公路桥梁桩基承载力

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既有公路桥墩基础动刚度法检测模型试验研究

广东公路交通 2015年第5期41卷 13-18页

作者：潘玲陈思文罗志光钟鼎文胡圣江广东华路交通科技有限公司广州510420 广东省交通运输工程质量监督站广州510420 广深珠高速公路有限公司广东东莞523925

通过模型试验研究动刚度数值的变化与基桩缺陷情况之间的内在联系,建立缺陷对基桩动刚度影响特征的相对变化规律,探讨既有桥墩基桩缺陷对基桩动刚度的影响特征。并对部分模型基桩进行了静载试验,得到了基桩的承载力特征值和试验场地的... 详细信息

通过模型试验研究动刚度数值的变化与基桩缺陷情况之间的内在联系,建立缺陷对基桩动刚度影响特征的相对变化规律,探讨既有桥墩基桩缺陷对基桩动刚度的影响特征。并对部分模型基桩进行了静载试验,得到了基桩的承载力特征值和试验场地的动静刚度对比系数,为建立基于动刚度法的既有公路桥墩基础检测及安全性能综合评估方法提供参考。

关键词：动刚度法桥梁基桩缺陷承载力