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基于有限元方法的裂缝箱梁桥自振特性分析

吉林大学学报（工学版） 2021年第1期51卷 225-232页

作者：孔庆雯谭国金王龙林王勇魏志刚刘寒冰吉林大学交通学院长春130022 广西交科集团有限公司南宁530007 吉林省公路管理局长春130021 吉林省高等级公路建设局长春130033

为了准确分析裂缝箱形截面梁的自振特性,基于局部柔度形成的基本原理推导了箱型截面梁在深裂缝和浅裂缝情况下的附加柔度矩阵,得到了裂缝梁单元的刚度矩阵,进而形成了基于有限元方法的裂缝箱梁桥自振特性分析方法。对裂缝悬臂钢梁进行... 详细信息

为了准确分析裂缝箱形截面梁的自振特性,基于局部柔度形成的基本原理推导了箱型截面梁在深裂缝和浅裂缝情况下的附加柔度矩阵,得到了裂缝梁单元的刚度矩阵,进而形成了基于有限元方法的裂缝箱梁桥自振特性分析方法。对裂缝悬臂钢梁进行动力特性实验,将实验结果与自振频率计算结果进行对比分析以验证本文方法的准确性与可靠性。对连续钢筋混凝土箱梁进行数值分析,剖析了裂缝位置、深度和数量对箱梁桥的自振频率的影响以及裂缝对振型的影响。

关键词：桥梁工程箱梁桥裂缝自振特性

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铝合金板式节点单层球面网壳的自振特性研究

振动与冲击 2018年第21期37卷 1-7,13页

作者：王丽郭小农朱劭骏罗晓群同济大学土木工程学院上海200092

为了研究K6型和K8型铝合金板式节点单层球面网壳的自振特性,采用有限元软件ANSYS进行了大规模有限元分析,分析中考虑了矢跨比、跨度、屋面荷载、跨厚比、网格密度、约束条件等参数的影响。基于有限元分析结果,拟合得到了不考虑节点刚度... 详细信息

为了研究K6型和K8型铝合金板式节点单层球面网壳的自振特性,采用有限元软件ANSYS进行了大规模有限元分析,分析中考虑了矢跨比、跨度、屋面荷载、跨厚比、网格密度、约束条件等参数的影响。基于有限元分析结果,拟合得到了不考虑节点刚度影响时单层球面网壳的基本自振频率估算公式。考虑板式节点刚度的影响,引入基频放大系数,进一步提出了考虑板式节点刚度影响的网壳基频估算公式。将所提出的估算公式的计算值与某铝合金板式节点网壳的实测基频进行了比较,结果吻合良好,证明了公式的有效性。

关键词：铝合金板式节点单层球面网壳自振特性节点刚度

重力全平衡提升式升船机的自振特性和稳定性分析

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机械强度 2005年第3期27卷 276-281页

作者：程耿东李海涛阮诗伦大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室大连116023

研究包括承船厢、提升钢索、平衡重、承船厢中的水和船舶在内的重力全平衡钢索提升式升船机系统,讨论其自振特性和稳定性;将这一系统模型化为流固耦合系统,将承船厢中的水处理为理想流体,采用伽辽金有限元方法离散,将承船厢及船舶视为刚... 详细信息

研究包括承船厢、提升钢索、平衡重、承船厢中的水和船舶在内的重力全平衡钢索提升式升船机系统,讨论其自振特性和稳定性;将这一系统模型化为流固耦合系统,将承船厢中的水处理为理想流体,采用伽辽金有限元方法离散,将承船厢及船舶视为刚体,考虑水和承船厢、船舶、提升钢索的相互作用,建立考虑流固耦合的动力学方程。为了求解该方程,对非对称的质量和刚度矩阵进行对称化处理;通过求解特征值问题,得到升船机系统的自振特性,讨论平衡重质量、提升钢索吊点位置、承船厢中船舶等对系统自振特性的影响。利用自振频率为零时系统失稳的力学概念,讨论使系统失稳的临界吊点位置。

关键词：流固耦合自振特性稳定性分析对称化升船机

栓钉连接件抗剪刚度对钢—混凝土结合梁自振特性影响研究

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中国铁道科学 2012年第6期33卷 24-29页

作者：侯忠明夏禾张彦玲北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043

设计6片钢—混凝土结合梁,从理论分析、试验和数值模拟3个方面,研究栓钉连接件抗剪刚度对钢—混凝土结合梁自振特性的影响。结果表明:在常见的栓钉布置情况下,钢梁与混凝土板的界面存在滑移,二者变形不同步,振型存在明显相位差;随着栓... 详细信息

设计6片钢—混凝土结合梁,从理论分析、试验和数值模拟3个方面,研究栓钉连接件抗剪刚度对钢—混凝土结合梁自振特性的影响。结果表明:在常见的栓钉布置情况下,钢梁与混凝土板的界面存在滑移,二者变形不同步,振型存在明显相位差;随着栓钉连接件抗剪刚度的降低,结合梁整体刚度明显下降,与不考虑界面滑移的结合梁相比,完全连接和部分连接(连接度为60%)结合梁的刚度分别降低39%和48%,相应的1阶竖向自振频率分别降低22%和29%;栓钉连接件的抗剪刚度越小,结合梁的刚度折减越大,但各阶自振频率对应刚度的折减程度不同;少量的栓钉损伤对梁的竖向自振频率影响不明显。由于结构的基频对其冲击系数影响很大,因此在结合梁的动力性能分析及冲击系数计算中,应考虑栓钉连接件刚度的影响。

关键词：钢-混凝土结合梁栓钉连接件抗剪刚度界面滑移自振特性

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薄壁箱梁剪滞剪切效应自振特性分析

铁道学报 2006年第5期28卷 59-64页

作者：刘世忠兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

在推导考虑剪力滞、剪切变形双重效应的单元刚度矩阵与等效结点荷载矩阵的基础上[1],进一步推导出考虑双重效应的单元质量矩阵,从而形成完整的薄壁箱梁考虑双重效应的矩阵分析体系,可方便地纳入矩阵位移法程序系统,为常见的薄壁连续梁... 详细信息

在推导考虑剪力滞、剪切变形双重效应的单元刚度矩阵与等效结点荷载矩阵的基础上[1],进一步推导出考虑双重效应的单元质量矩阵,从而形成完整的薄壁箱梁考虑双重效应的矩阵分析体系,可方便地纳入矩阵位移法程序系统,为常见的薄壁连续梁等复杂结构的剪力滞效应分析提供一种计算手段。利用自编程序ZLBOX对薄壁箱型简支梁和悬臂梁考虑剪力滞、剪切变形双重效应时的自振特性进行了分析,所得结果与ANSYS实体单元计算结果符合良好。计算结果表明,剪力滞、剪切变形双重效应使薄壁箱梁的自振频率降低,剪力滞效应占双重效应的85%以上,双重效应对高阶频率的影响比低阶频率的影响大。

关键词：薄壁箱梁剪力滞剪切变形单元质量矩阵自振特性

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基于能量变分原理的薄壁箱梁自振特性分析

中国公路学报 2007年第1期20卷 73-78页

作者：甘亚南周广春哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

以能量变分原理为基础,综合考虑剪力滞后效应、剪切变形和转动惯量的影响,推导出箱形截面梁的控制微分方程和相应的自然边界条件,据此获得几种常用边界条件(简支、悬臂、连续、两端固支)的固有频率方程,提出一种能对工程中常用矩形薄壁... 详细信息

以能量变分原理为基础,综合考虑剪力滞后效应、剪切变形和转动惯量的影响,推导出箱形截面梁的控制微分方程和相应的自然边界条件,据此获得几种常用边界条件(简支、悬臂、连续、两端固支)的固有频率方程,提出一种能对工程中常用矩形薄壁箱梁自振特性进行分析的方法。通过算例将解析解与板壳有限元结果进行了比较,证明了该方法的有效性,所得公式比以往剪滞理论有一定发展,且为箱形梁桥动力特性的进一步研究奠定了理论基础。

关键词：桥梁工程薄壁箱梁能量变分原理自振特性剪力滞后效应

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复杂空间框架结构的自振特性分析

振动工程学报 2008年第3期21卷 261-267页

作者：郭永强陈伟球肖春文浙江大学土木工程学系浙江杭州310027 中铁七局郑州工程公司河南郑州450052

回传矩阵法自提出以来已被成功应用于平面桁架结构和层状介质的瞬态响应分析中。从编制统一的空间框架结构回传矩阵法动力计算程序的角度出发,给出回传矩阵法列式的统一推导过程,考虑材料阻尼、节点集中质量和弹簧阻尼支撑等因素,将原... 详细信息

回传矩阵法自提出以来已被成功应用于平面桁架结构和层状介质的瞬态响应分析中。从编制统一的空间框架结构回传矩阵法动力计算程序的角度出发,给出回传矩阵法列式的统一推导过程,考虑材料阻尼、节点集中质量和弹簧阻尼支撑等因素,将原回传矩阵法推广应用到复杂空间框架结构的自振特性分析中。数值算例表明该方法在求解自振特性时具有计算精度高、求解代价小等优点。

关键词：回传矩阵法空间框架结构自振特性

车辆作用下中小跨径裂缝简支梁桥自振特性分析

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振动工程学报 2016年第5期29卷 831-841页

作者：谭国金刘子煜王龙林王文盛程永春吉林大学交通学院路桥系吉林长春130022 广西交通科学研究院桥梁监测及加固工程技术研究中心广西南宁530007

基于传递矩阵方法的基本思想,形成了车辆作用下裂缝简支梁桥自振特性的分析方法。在确定了简支梁桥及车辆简化模型的基础上,首先明确了表征梁体振动形状的待定系数在裂缝间的传递关系,接着从结构振动的基本原理出发,建立了车轮处梁体待... 详细信息

基于传递矩阵方法的基本思想,形成了车辆作用下裂缝简支梁桥自振特性的分析方法。在确定了简支梁桥及车辆简化模型的基础上,首先明确了表征梁体振动形状的待定系数在裂缝间的传递关系,接着从结构振动的基本原理出发,建立了车轮处梁体待定系数方程和表征车辆振动的待定系数方程。其次采用数值组装方法把车轮处的待定系数方程、车辆振动待定系数方程以及边界条件组合成了一个新型的车辆-裂缝简支梁耦合体系自由振动方程,通过求解该方程便可得到车辆作用下裂缝简支梁桥的自振特性。最后采用多种工况下的数值模拟计算来验证该方法的正确性和有效性。

关键词：简支梁车-桥耦合系统自振特性裂缝

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二维矩形月池内流体自振特性研究

振动与冲击 2014年第22期33卷 139-145页

作者：黄磊刘利琴唐友刚天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072

研究二维矩形月池流体的自振特性。基于线性势流理论,采用Galerkin展开,将问题转化为月池自振频率特征值问题,求解自振频率及速度势函数的系数矩阵,获得二维矩形月池固有频率及振型的半解析解,分析月池几何参数对月池流体自振特性影响... 详细信息

研究二维矩形月池流体的自振特性。基于线性势流理论,采用Galerkin展开,将问题转化为月池自振频率特征值问题,求解自振频率及速度势函数的系数矩阵,获得二维矩形月池固有频率及振型的半解析解,分析月池几何参数对月池流体自振特性影响。研究表明,由于内部与外流连通,月池流体呈垂向活塞(piston)振动及晃荡(sloshing)运动两种形式。垂向活塞振动模态频率变化主要受液面高度影响,且随液面高度增加而减小;晃荡模态频率主要受月池宽度影响,随月池宽度增加而减小。活塞振动模态振型在液面较浅时出现波峰,随液面高度增加而消失。利用CFD方法计算月池运动,结果与半解析解中振型曲线拟合良好。

关键词：月池半解析解自振特性势流理论