基于AQWA的张力腿平台动力响应分析

第39卷增刊(II)2009年11月

东南大学学报(自然科学版)J OURNAL OF SOUTHEA ST UN I VERS I TY (Natural S ci en ce E d iti on) V o.l 39Sup(II)No v .2009

基于AQWA 的张力腿平台动力响应分析

闫功伟1 欧进萍1,2

(1哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨150090)

(2大连理工大学建设工程学部,大连116024)

摘要:为研究极端海况下张力腿平台(TLP)的动力响应性能,对一典型传统式TLP 平台进行整体设计,并应用势流理论和波浪的辐射/衍射理论,结合水动力分析软件AQW A,考虑随机波浪载荷及风、流载荷的共同作用,对平台在极端海况下的动力响应进行了数值模拟分析,计算在多个不同入射角波浪作用下的平台六个自由度上运动的幅值响应算子(RAO s),模拟分析在极端海况P -M 波浪谱作用下平台的动力响应和张力腿的运动响应.结果表明:波浪入射角的不同对平台垂荡运动的RAO s 没有明显的影响,对另外5个方向运动RAO s 的幅值有明显影响;张力腿提供的附加刚度,对平台上体纵、横摇及垂荡响应作用明显,对平台纵、横荡及首摇也有一定的限制作用;平台的动力响应主要由波浪荷载引起;张力腿在平台上体带动及流荷载作用下会产生较大幅度运动.总之,在张力腿的有效约束下TLP 平台可以避开能量集中的波浪频率,表现出良好的纵、横摇及垂荡性能,而张力腿的安全和性能将成为平台安全和性能的重要指标.

关键词:张力腿平台;AQW A;幅值响应算子;动力响应;数值模拟;极端海况

中图分类号:TV13912+6 文献标识码:A 文章编号:1001-0505(2009)增刊(II)-0304-07

Dyna m ic res ponse analysis of TLP based on AQ WA

Y an G ongw ei 1 O u Ji n p i n g 1,2

(1Schoo l of C i v il Eng i neeri ng ,Harb i n In stitute of Techno l ogy,H arb i n 150090,C h i na)

(2Facu lt y of In frastructure Eng i neeri ng,D ali an U n i versity o f T echno l ogy ,D alian 116024,C h i na)

Abst ract :A c l a ssica l tensi o n leg platfor m (TLP)is g loba ll y desi g ned i n o r der to study t h e dyna m ic response o f TLP i n ex tre m e o ffsho re env ironm en.t The theo ries of po ten tial flow and d iffracti o n /rad iation are used to calcu l a te t h e w ave loads o f TLP i n hydrodyna m ic ca lcu l a ti o n so ft w are AQW A.The random w av e loads ,w ind load s and current l o ads are considered to analyze the dyna m ic response o f a conventi o na lTLP in ex tre m e o ffsho re env ir onm en,t and the RAO s(response a m p litude operato r)of surge ,s w ay ,heave ,ro l,l p itch and ya w are o btained under severa l different directions of w ave .The dyna m ic respon ses o f tendon and p latfo r m are a lso obta i n ed con si d eri n g the effects o f P -M ocean w ave spectra in ex tre m e o ffsho re env ironm en.t The results show t h at change s o f w av e d irections hav e no effect on the RAO s o f heave ,but t h ey hav e obv i o us effect on the m ove m ent a m p litude o f o t h er fi v e directi o ns ;t h e add itiona l stiffness fr om tendons to platfor m has obv i o us effect on t h e RAO s o f ro l,l pitch and heave ,and it has obv i o us restriction on t h e surg e ,s w ay and ya w o f p latfo r m ;t h e dyna m ic response o f p latfo r m is m a i n ly caused by w ave l o ads ;tendons have larg e a m p litude m o tions caused by t h e reaction o f the m o tion o f platfor m and the effects of env ironm en tal l o ads .I n a w ard ,TLP can be kept a w ay fro m w ave frequencies o f concentra ted energy depend i n g on the restricti o n o f tendon s ;therefo re TLP can have excellent perfo r m ance o f ro l,l pitch and heave ,but the safety and perfo r m ance o f tendon becom esm a i n target o f TLP .

K ey w ords :tensi o n l e g platfo r m ;AQW A;response a m p litude operato r ;dyna m ic response ;

num erical si m u l a ti o n;ex tre m e offsho re env ir onm ent

收稿日期:2009-11-27. 作者简介:闫功伟(1983)),男,博士生;欧进萍(联系人),男,博士,教授,博士生导师,中国工程院院士,

ou ji np i ng @d l u.t https://www.sodocs.net/doc/e516918532.html, .

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50538050)、国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2006AA09A 103,2006AA 09A104).自1984年第一座实用化张力腿平台H utton TLP 建成至今,世界上已建有20多座这种形式的平台.张力腿平台以其成熟的技术和良好的运动特性成为目前深海油气开采选用的主要平台型式之一.

目前众多学者已经对张力腿平台做了广泛的研究,主要集中在以下几个方面:1平台结构形式的创

新及优化设计[1];o平台的动力响应特性分析[2-3];?平台的施工与安装方法;?平台性能健康检测等.

其中,平台的动力响应特性分析是张力腿平台相关研究中的重点及难点,它不仅是结构形式创新及优化设计的重要内容,同时也为平台的施工、安装及检测提供了支持.

本文结合水动力计算软件AQW A,考虑随机波浪载荷及风、流载荷的作用,对一座经过整体设计的传统式张力腿平台在极端海况下的动力响应进行了模拟分析,对典型张力腿平台的动力特性做了进一步的研究.计算主要用到了AQW A-LI NE ,AQW A-L I BR I U M 和AQW A-NAUT 模块.下面对这几个模块的主要功能作下简介:

AQW A-L I NE 用于计算浮体结构在常规波中响应问题,主要分析技术是水波的辐射/衍射理论,可以计算浮体结构的一阶或二阶波浪力以及浮体的附加质量和辐射阻尼;

AQW A-L I BR I U M 用于确定浮体系统的静态平衡位置,计算张力腿张力,并确定浮体在相应位置的静动态稳定性;

AQW A-NAU T 用于计算在特定波浪条件下,浮体结构的载荷和运动响应时间历程.其中应用STOKES 二阶波浪理论计算浮体表面的波浪力,通过输入风、流经验系数模拟流和风载荷的影响.1 数值模拟

1.1 数值模拟流程

对张力腿平台动力响应分析按如下步骤进行:

1)张力腿平台整体设计,根据张力腿平台设计要求及环境条件进行张力腿平台整体设计,以确定平台的总体尺度,规划设备位置,均衡平台重心,确定张力腿的张力及尺寸;

2)ANSY S 有限元模型建立,根据平台整体设计得到的平台主要参数,建立张力腿平台ANSY S 有限元模型,并进行网格划分;

3)AQW A 计算文件导出及修改,在ANSY S 中输入命令anstoaqw a ,弹出界面设定参数及对称面,导出模型文件,并根据环境条件及需要修改计算文件中相应卡片;

4)在平台上附加张力腿,根据设计张力腿参数,在计算文件相应卡片处加入张力腿的单元信息;

5)数值模拟及结过处理,分别调用AQW A-L I NE 和AQW A-NAU T 进行数值计算,用AQW AG S 进行计算结果的图形显示及后处理.

1.2 模型建立

对传统四柱式张力腿平台进行整体设计,得到平台主要参数为设计吃水22m 、上体总重17.355k t 和总排水量2.94@105kN,平台的其他参数如表1所示

[4].表1 张力腿平台的设计参数名称设计参数平台立柱

外径16m,内径7m,高度35m,数量4个,中心距50m 张力腿

外径1.2m,内径1.12m,就位长度978m,数量4@2根,总预张力1.02@105kN 浮箱

高度7m,宽度12m,长度34m,数量4个甲板直升机甲板22m @22m,上层甲板54m @52m,下层甲板52m @52m

根据表1中参数建立张力腿平台的分析模型并划分网格,如图1和图2所示

.

图1 张力腿平台运动响应计算模型

图2 平台模型网格划分

网格要求1个波长至少要覆盖7个最大单元尺寸才能计算,所以划分网格时要根据需要计算的最大波浪频率设定网格的控制尺寸,网格越细,可计算的波浪频率越大,同时对应着计算耗时的增加.

305

增刊(I I)闫功伟,等:基于AQWA 的张力腿平台动力响应分析

图3 波浪对平台上体的作用2 模拟及结果

通过AQW A 调用提前准备好的计算文件就可以进行平台运动响应

的模拟计算.本文分别模拟分析了TLP 平台上体自由状态下RAO s ,TLP

平台上体附加各方向张力腿刚度后的RAO s 以及在选定风、流和随机波

浪载荷作用下的动力响应.图3所示为圆频率1.4rad /s 、45b 入射、波幅

2m 的波浪对平台的作用.

2.1 自由运动状态下平台运动响应的RAO s

波浪作用下平台的运动响应可由幅值响应算子(response a m p litude operato r ,RAO )描述.它是波浪波

幅到平台各位置参数的传递函数[5],即

RAO =G i N

(1)式中,G i 为平台运动第i 个自由度的值;N 为某一频率波浪高度的幅值.

一般认为海洋中波浪高度是一个具有零均值、各态历经的高斯随机过程,平台对任一波浪成分的响应

是这个成分波波幅的线性函数并且与它对其他波浪成分的响应独立无关[6],利用平台各自由度的运动

RAO s 给出在每一个波浪频率下的平台响应,再叠加求和,可以得到在多个波浪作用下的平台运动方程.

平台运动的RAO s 可由计算或者试验确定,图4是通过建模调用AQW A-L I N E 模块计算所得平台各自由度的RAO s ,由计算结果可知

:

图4 平台上体自由状态下的RA O s

306 东南大学学报(自然科学版) 第39卷

1)平台纵、横荡响应及纵、横摇响应是相对称的,如15b 的横荡还可以表示75b 的纵荡.这是由于结构的对称性决定的;

2)平台垂荡响应在频率为0.4~0.6rad /s 的波浪作用下出现峰值,纵横摇在频率为0.5~0.65,1.1rad /s 的波浪作用下出现峰值,而首摇在频率为1.0~1.1rad /s ,入射角为30b (60b )和15b (75b )的波浪作用时出现峰值;

3)应该注意的是,此处模拟的是平台上体自由飘浮状态,尚没有考虑张力腿的影响.一般考虑张力腿的影响后,平台固有周期为垂荡3~4s(1.57~2.09rad /s)、纵横荡100~200s(0.03~0.06rad /s)、纵横摇低于4s(1.57rad /s)、首摇高于40s(0.157rad /s).可见张力腿对平台的纵横摇及首摇还有垂荡作用效果明显,同时能够限制平台的慢漂运动.

2.2 附加张力腿各方向刚度后平台上体运动RAO s

根据整体设计出来的平台参数,采用拟静态分析的方法计算出附加张力腿在平台上体运动过程中产生的刚度,并附加在程序计算文件的卡片7中,如表2所示.

表2 附加张力腿各方向上刚度贡献

纵荡/(N #m -1)

横荡/(N #m -1)垂荡/(N #m -1)8.152@10-4

8.152@10-48.753@107横摇/(N #m #rad -1)

纵摇/(N #m #rad -1)首摇/(N #m #rad -1)5.471@10

105.

471

@1010 1.

091

@10

8

用AQW A-LI NE 模块重新调用修改后的计算输入文件对平台进行水动力分析,得出平台的各方向运动RAO s ,如图5所示.由图可知:附加张力腿对平台上体各自由度上的RAO s 都有较明显的影响;平台纵横荡及纵横摇对波浪周期更加敏感,呈现明显的自振周期;垂荡响应呈现出明显的随波浪频率周期性变化的特点且幅值降低;首摇的幅值也有所变化.

图5 附加张力腿刚度后平台的RAO s

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增刊(I I)闫功伟,等:基于AQWA 的张力腿平台动力响应分析

2.3 附加质量及辐射阻尼

平台在波浪载荷作用下将产生多自由度的运动响应,从而激发一个散射速度势改变流体速度场分布,使平台本身受到一个附加水动力荷载.此荷载与平台运动的速度和加速度成正比,通常以附加质量和附加阻尼的形式表示[7].由于结构的对称性,平台运动的附加质量矩阵及辐射阻尼矩阵具有如图6所示形式,对应不同的波浪频率,N i 取值会有不同,计算结果如图7和图8所示.

结果表明:平台附加质量受波浪频率影响较小,平台的运动方向对其影响明显;辐射阻尼对波浪频率的变化较为敏感,在平台个方向运动上也明显不同.

X Y Z RX

RY RZ X

Y

Z

RX

RY

RZ N 1000-N 2

00N 10N

20000

N 30000N 2

0N 400-N 2

000N 4000000N 5

图6 平台运动的附加质量矩阵及辐射阻尼矩阵形式

图7 平台运动过程中的附加质量图8 平台运动过程中的辐射阻尼

图9 张力腿中间节点的位移响应时程

2.4 平台整体动力响应分析

P -M 谱在工程上经常用来描述相对缓慢成长较充分的海浪,是一个较经典的海浪经验谱形

[8],其谱密度可以表示为

S (X )=A g 2X 5exp -B g U X 4(2)

式中,U 为海面19.5m 高处的风速;A 和B 为无因次常数,可由波浪谱的统计参数确定.

本文计算选用定常海上风速30.1m /s 和海面流速1.04m /s ,均沿X 轴方向入射;波浪谱参数取圆频率范围0.1~3.5rad /s ,波幅7.7m,跨零周期9.5s ,沿X 轴方向入射.由于平台的对称性和风、浪及流均沿X 轴方向入射,平台所受荷载及重心位置只在X 轴、Z 轴和绕Y 轴(R Y )三个自由度上变化.模拟结果如图9~图11所示.

3 结论

1)波浪入射角的不同对平台各方向运动RAO s 规律和垂荡RAO s 幅值没有明显的影响,但会影响其他方向上的运动RAO s 幅值.

2)附加张力腿对平台上体除首摇外各自由度上的运动RAO s 都有较明显的影响.平台纵横荡及纵横摇对波浪周期更加敏感,呈现明显的固有周期.垂荡趋于稳定,幅值降低.

308 东南大学学报(自然科学版) 第39卷

图10

平台重心的位移响应时程

图11 平台上体所受各方向荷载大小的变化时程

3)平台的动力响应主要由波浪荷载引起,流荷载将使平台沿流方向偏离初始就位位置一定距离,风荷载作用效果不明显,这和平台模型简化了上体甲板布置有一定关系.

4)张力腿在流荷载作用下会产生大幅度变形,在平台上体带动下会产生较大幅度往复运动,张力腿内张力会有明显变化,应进一步考虑张力腿的疲劳安全性.

总之,张力腿平台是深海油气开发中广泛应用的平台型式之一.在张力腿的有效约束下张力腿平台可以避开波浪能量集中的频率,使得平台在纵、横摇及垂荡性能上明显改善,大大提高了平台的适用范围、舒适度和安全性,而张力腿的安全和性能将成为张力腿平台安全和性能的重要指标.

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增刊(I I)闫功伟,等:基于AQWA 的张力腿平台动力响应分析

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移动载荷作用下连续梁的动力响应分析

第八届全国振动理论及应用学术会议论文集，上海，2003年11月 移动载荷作用下连续梁的动力响应分析 钟卫洲1, 2，罗景润1，高芳清3，徐友钜1 （1.中国工程物理研究院结构力学研究所，绵阳 621900；2.中国工程物理研究院研究生部，绵阳 621900; 3.西南交通大学振动与强度实验室，成都 610031） 摘要： 本文以磁悬浮交通轮轨接触车桥动力行为研究为背景，把车辆对桥梁的动力作用简化为一个稳态力和一个低频扰动力，把连续钢桥梁简化为伯努力—欧拉梁，建立了车辆过桥的力学模型和振动微分方程，运用模态分析法得到了该微分方程的解析解，分析了连续桥梁频率方程、模态表达式以及低阶模态。援引德国TR06和连续钢梁的参数对不同速度的移动荷载下连续钢梁的动力响应进行计算分析，给出了相应条件下连续梁的动挠度曲线（w-t图和w-x图），并分析了桥梁的动力响应特征。本文的研究为评定桥梁在高速车辆作用下的稳定性和安全性提供了参考。 关键词： 连续梁；模态分析；动力响应；动挠度 Dynamic Response Analysis of Continuous Beam Under Moving Load ZHONG Wei-zhou 1, 2, LUO Jing-run 1, GAO Fang-qing3, XU You-ju 1 (1.Institute of Structural Mechanics of CAEP, Mianyang 621900; 2.Graduated School of CAEP, Mianyang 621900; https://www.sodocs.net/doc/e516918532.html,boratory of Vibration and Intensity of SWJTU, Chengdu 610031) Abstract: This paper is based on the background of the study of the dynamic behavior between maglev vehicle and guideway. The moving force exerting on the bridge is simplified as a steady force and a pulsating force with low frequency. The continuous steel beam is taken as Bernoulli-Euler beam, then the corresponding force model and vibrating equation of the bridge is established. The modal analysis method is applied to solve the equation of vibration. Frequency equation, analytical solution of mode of the beam and the lower modes are analysed. By quoting the data of TR06 of German, the dynamic response of continuous beam is obtained under moving vehicle at several typical speeds. The results of this paper can be taken as reference to assess security and stability of a bridge under moving load.

风致动力效应

1.3.2风对高层建筑的作用 高层建筑，特别是超高层建筑大都具有柔性大、阻尼小的特点，这样使得风荷载成为其 结构设计时的主要控制荷载。风荷载作用于高层建筑，会产生明显的三维荷载效应，即顺风向风荷载、横风向风荷载和扭转风荷载。在三维动力风荷载的作用下，高层建筑在顺风向、横风向和扭转方向产生振动。 第1章绪论 1.3. 2.1顺风向风效应 我国荷载规范[80】中给出了高层建筑顺风向平均风荷载的计算公式: 矶=刀:户:拜，叽(l一10) 式中:哄为高层建筑:高度处的平均风压;叽为10米高度处的基本风压(我国规范Is0】中 给出的基本风压是基于B类地貌条件的，其它地貌条件下要进行相应的转化);户:和户，分 别为风压高度系数和体型系数;几为考虑脉动放大效应的风振系数。 一般认为顺风向脉动风荷载符合准定常假定，即顺风向风荷载的脉动主要由顺风向风速 脉动引起。Davenportl吕’l和几mural82]等提出利用脉动风速功率谱转化得到顺风向风荷载功率 谱的方法，许多学者还通过风洞试验的方法得到高层建筑顺风向风荷载谱的经验公式183.851。 高层建筑顺风向振动以一阶模态振动为主，一般假定高层建筑一阶振型为线性，但近年 来部分学者对线性假定提出异议，并给出了振型修正的计算方法186-87]，顺风向风振的计算中 必须考虑风荷载的水平和竖向空间相关性188】。 1.3. 2.2横风向风效应 横风向风荷载由尾流激励、来流紊流和结构横向位移及其对时间的各阶导数引起的激励 等因素构成，但主要是由结构尾流中的漩涡脱落引起建筑物两侧气压交替变化所致189】。当 建筑物高度较低或高宽比不大时，结构的顺风向风致响应大于横风向响应;而近年来大量的风洞试验和现场实测证明，当高层建筑的高宽比大于4时，其横风向风振响应往往会超过顺风向响应，成为结构设计的控制性因素190]。 由于横风向风荷载机理复杂以及横风向振动的重要性，使得这方面的研究一直是风工程 界的热点问题。横风向风荷载不符合准定常假定，因此横风向风荷载谱不能根据脉动风速谱得到1841，风洞试验是研究高层建筑横风特性的主要手段。国外的ohkuma[01]、H.choil92)以及 国内的梁枢果[93]、顾明194]、徐安【84]等都相继提出了横风向风荷载功率谱的数学模型。横风向风振应通过随机振动理论计算，vicke夕95】、Kareem[9e]和Kwoklgv]等对高层建筑横 风向振动的计算方法进行了详细的阐述和探讨;梁枢果等给出了矩形高层建筑横风向风振响应的简化计算方法[98]。 1.3. 2.3扭转风效应 扭转风荷载则是顺风向紊流、横风向紊流和漩涡脱落共同作用的结果l”]。高层建筑的 浙江大学博士学位论文2008 风致扭转力矩与结构的平面形状有很大关系，往往平面形状不规则的高层建筑会引起较大的风致扭矩，从而导致较大的扭转响应。xIEJi而ng等199]在研究多幢高层建筑风扭矩的基础上， 提出了结构“等效偏心”的概念。

用有限元方法进行摩托车动力响应分析报告

用有限元方法进行摩托车动力响应分析 文>>月辉史春涛骞郝志勇 摘要本文采用有限元方法对某125型骑式摩托车进行了动力响应分析。文章首先建立了摩托车整车的有限元模型，并利用该模型进行摩托车整车的动态特性计算，取得了和实验模态分析一致的结果。而后分析了摩托车在发动机激励和路面不平度激励下的整车动力学响应特性，得出了具有工程参考价值的结论。 关键词摩托车应力有限元法 本文采用有限元方法研究了摩托车整车结构的动态特性，并进行了在各种激励作用下的动力响应分析，得到了发动机车架的应力场，可用于进一步的摩托车强度分析。 1、摩托车有限元模型的建立 摩托车有限元模型如图1所示。 摩托车的车架结构大多是由各种截面形状的梁组合而成的空间框架结构，而且其截面尺寸，包括直径、壁厚，与构件长度相比很小，因此选用空间的直梁或者曲梁单元来离散车架结构，而车架的一些板件和加强盘可以采用空间板元模拟，各种梁单元的截面力学特性可用有限元程序的前处理模块或CAD软件计算。 摩托车的发动机具有较大质量，同时也具有很大刚度。考虑到发动机在车体结构中所起的作用及变形小的特点，将发动机简化为若干个板单元，这些板的总质量应与发动机的质量相同。然后，根据发动机与车架的实际连接方式，将由这些板单元模拟的发动机与车架组装到一起。 摩托车的减振器主要作用是支撑车体并缓和振动与冲击。考虑到减振器的结构与作用，简化后减振器的模型在受到载荷时应具有较大的轴向位移，同时又要有较大抗弯刚度。本文把减振器简化为一种梁单元和弹簧阻尼单元的综合体——轴向刚度由弹簧阻尼单元提供，而抗弯刚度由梁单元提供。 摩托车车轮主要由轮胎和轮辋组成，其中轮胎直接与路面接触，与摩托车悬挂共同缓和摩托车行驶时所受到的冲击，并协助减振，轮辋是固定轮胎的骨架，它与轮胎共同承受作用在车轮上的负荷。轮辋可以采用若干个梁单元模拟，轮胎

高层建筑风致结构响应结果分析.docx

高层建筑风致结构响应结果分析1概况 某项目位于广州市新滘东路以西琶洲B2区，由塔楼1、塔楼2、塔楼3等3个塔楼和底部连接塔楼1和塔楼2的裙楼组成，3个塔楼呈“<”状排列，其中塔楼2屋面高度为148.10m、塔楼3屋面高度为149.65m。塔楼2、3相互间距较小，楼层质量及刚度存在较大偏心［1］，结构平面原为矩形（方案1），后调整为切角三角形（方案2），平面形状变化较大，项目进行了两次建筑物不同平面形状的风洞试验研究和风致结构响应分析。项目效果图、总平面图和结构主要特征见图1、图2和表1。 2风洞风荷载与规范风荷载的结构风致响应对比 风洞风致结构响应分析报告［2，3］提供了用于主体结构设计的风荷载，每个塔楼包含6个不利风向对应的等效楼层风荷载，每个风向风荷载包含顺风向、横风向以及扭转等3个等效风荷载分量及其组合系数，采用YJK计算程序验算风洞风下的结构响应，并和规范［4］风下的结构响应进行比较。篇幅所限，以塔楼2方案1的对比研究成果为例。风洞不利风向和风荷载组合系数如表2所示。塔楼2在风洞风和规范风下的结构楼层等效风荷载包络值对比和位移角对比如图3、图4所示。对比可知，塔楼2风洞风的楼层顺风向风荷载明显小于规

范风，但横风向风力则大幅度大于规范风，且扭转等效风荷载力矩较大，相当于风荷载平面偏心16%引起的扭矩大小。结构扭转效应显著增大，导致结构楼层位移角增大较多。为了解风洞风横风向和扭转风振对结构构件内力的影响［5］，选取核心筒一连梁的剪力作为比较对象，为便于比较不同风荷载的对连梁剪力的影响，比较时仅考虑风荷载工况下的连梁剪力标准值（见图5）。选取3种风荷载工况进行比较：①按文献［4］8.5.6条的组合系数进行风荷载组合的规范风荷载工况；②按文献［6］7.5.14条的组合系数进行风荷载组合的规范风荷载工况；③风洞风荷载工况。文献［4］和文献［6］关于风荷载分量的组合系数工况要求如表3所示，两者的要求有较大区别，文献［6］考虑风荷载各荷载间的相关性，且组合系数比文献［4］大。连梁剪力标准值对比如图6所示，横风向风振和扭转风振等效风荷载引起的连梁剪力比例分别如图7、图8所示。对比可知，虽然风洞顺风向风荷载最大值仅为规范风顺风向的68%，但横风向和扭转风振等效风荷载较大，风洞风作用下的连梁剪力较规范算法有较大增幅，剪力标准值最大值相对文献［4］算法和文献［6］算法分别增大40%和34%。在各不利风向风洞风等效风荷载作用下的连梁剪力，由横风向风振等效荷载引起的剪力与连梁总剪力的比值为4%~125%，比值的大小与风向和梁长方向的夹角存在高度相关性，当风向与梁长方向接

张力腿平台简介

张力腿平台简介 一．第一代张力腿平台总述 第一代张力腿平台，即传统类型的张力腿平台，应用时间长、分布范围广、平台数量多、设计理论成熟，在张力腿平台发展的历史中占有很重要的地位。 从1984年至今，世界上建成投入生产的传统类型张力腿平台共有11座，尚未发生过倾覆、沉没等重大事故，拥有优良的工作记录，由此坚定了业界对TLP这种新兴海洋平台结构的信心。在其发展的20年时间里，世界各国的研究者和工程技术人员积累了丰富的设计应用经验和技术数据，为以后张力腿平台的发展打下了坚实的基础。 在已建成的11座传统类型的张力腿平台中，Shell石油公司在1994—2001年7年间连续建造的5座张力腿平台具有一定的代表性，分别为Auger、Mars、Ram、Ursa和Brutus。 通过第一代张力腿平台的生产实践，进一步证明了张力腿平台在深海域半刚性半柔性的优良运动性能和经济性，但是同时亦发现传统的张力腿平台结构形式仍存在着一定的 不足。 ①在水深超过1200m的极深水水域，随着张力筋腱长度的增加，出现了张力腿自重过大的问题，并且由于张力筋腱在深水中的受力情况发生改变，因此影响了平台的定位性能。

②在降低造价、改善受力情况和运动性能的方面，传统类型张力腿平台的本体结构仍需要进一步改进。 ③差频载荷是一个缓慢变化的力，它将和同样缓慢变化的张力腿平台平面内的运动发生共振。另外，风的激振力也在这个差频范围内，必然会加剧这种慢漂运动。 ④波浪的高频分量和高频水动力会引起张力腿平台平面外的共振，通常称为Springing和Ringing。张力腿平台结构这两个问题随着水深的增加而加剧，对结构的安全性有很大的影响。 ⑤传统的张力腿平台是通过海底基础固定入位的，随着水深的增加，海底基础的设计、施工变得十分复杂。 因此，张力腿平台所具有的经济、安全和良好的动力特性在更深水域中均不能得到充分的发挥，传统类型的张力腿平台结构已经不能很好地适应更深的水域。各国学者对张力腿平台结构形式的不断改进完善非常重视，因此，混合式张力腿平台及悬式张力腿平台等新型的张力腿平台便应运而生二．张力腿平台的工作原理及性能 张力腿平台设计最主要的思想是使平台半顺应半刚性。它通过自身的结构形式，产生远大于结构自重的浮力，浮力除了抵消自重之外，剩余部分就称为剩余浮力，这部分剩余浮力与预张力平衡。预张力作用在张力腿平台的垂直张力腿系统上，使张力腿时刻处于受张拉的绷紧状态。较大的张力

沙湾矮塔斜拉桥静动力特性分析(精)

沙湾矮塔斜拉桥静动力特性分析 本文以广州东新高速公路沙湾特大桥矮塔斜拉桥为工程背景,开展矮塔斜拉桥结构性能的分析研究,通过计算沙湾大桥在施工过程中和成桥运营阶段的静、动力响应,掌握了该大桥的受力状态,总结归纳了矮塔斜拉桥的一些结构特性。本文主要工作包括以下几点:(1)运用大型桥梁结构分析软件桥梁博士 V3.03建立沙湾大桥全桥平面梁单元结构模型,详细计算该桥在施工、运营阶段的结构静力力学行为。(2)分析混凝土收缩、徐变等主要时间效应因素对成桥后期结构的影响,计算分析运营阶段活载、风荷载、体系温度变化、温度梯度等各单独工况作用及各种组合下桥梁静力响应。(3)运用大型桥梁结构分析软件MIDAS2006建立沙湾大桥全桥空间梁单元结构模型,计算大桥的自振频率与周期;采用程序的反应谱分析功能计算大桥的振型,完成大桥的初步抗震分析工作。(4)沙湾特大桥采用二次调索施工措施,使得斜拉索在施工阶段的最大应力和最小应力比较均匀。在荷载作用下斜拉索的安全系数接近1.67,小于常规斜拉桥,提高了拉索的利用率。(5)沙湾特大桥的一阶自振周期为3.546s,远小于同等跨度斜拉桥的基本周期。矮塔斜拉桥的自振频率介于连续梁(刚构)与常规斜拉桥之间,属于刚柔相济的桥型。本文通过对沙湾特大桥的静、动力分析,较全面地掌握了该矮塔斜拉桥的力学特性,提出了该类桥梁设计中应注意的关键细节,为今后同类桥梁的设计和施工提供了良好的参考和借鉴。 同主题文章 [1]. 李黎,陈伟,龙晓鸿,胡亮. 四渡河特大悬索桥静力非线性分析' [J]. 华中科技大学学报(城市科学版). 2006.(02) [2]. 何新平. 矮塔斜拉桥的设计' [J]. 公路交通科技. 2004.(04) [3]. 赵卫东. 浅谈做好施工阶段投资控制的方法' [J]. 建筑设计管理. 2010.(01) [4]. 权刚. 特征值区域控制原理及其在电力系统稳定控制中的应用' [J]. 吉林电力. 1988.(Z1) [5]. 王治钧. 谈给排水工程的施工管理' [J]. 广东科技. 2009.(24) [6]. 王俊,刘立新,赵静超. 折线先张预应力混凝土梁施工阶段性能试验研究' [J]. 中外公路. 2009.(06) [7]. 季智敏. 建筑工程施工阶段成本管理与控制探讨' [J]. 中国高新技术

超高层建筑的风振响应及等效静风荷载研究

第27卷　第1期2010年3月 建筑科学与工程学报 Journal of Architecture and Civil Engineering Vol.27　No.1Mar.2010 文章编号:167322049(2010)0120102206 收稿日期:2009209213 作者简介:王松帆(19692),男,江西黎川人,高级工程师,工学硕士,E 2mail :wangsfan @https://www.sodocs.net/doc/e516918532.html, 。 超高层建筑的风振响应及等效静风荷载研究 王松帆,汤　华 (广州市设计院,广东广州　510620) 摘要:为避免中国现行《建筑结构荷载规范》(G B 50009—2001)中所采用的风振系数仅考虑结构的 1阶振型,而不考虑周围环境影响对体型不规则超高层建筑结构抗风设计造成的不合理性,采用风 洞试验与风振动力响应计算分析相结合的方法,考虑结构不规则的影响以及相邻建筑的气动干扰和横风效应来获得超高层建筑结构抗风设计所需的顺风向和横风向的等效静风荷载和风致动力响应。结果表明:由于周围建筑的干扰,顺风向、横风向的风荷载规律与一般超高层建筑不同,其不利角度也与规范存在差异;所得结论为超高层建筑结构的抗风设计提供了依据和参考。关键词:超高层建筑;风振响应;风洞试验;等效风荷载;抗风设计中图分类号:TU312.1 文献标志码:A R esearch on Wind Vibration R esponse and Equivalent Static Wind Loads of Super High 2rise Buildings WAN G Song 2fan ,TAN G Hua (Guangzhou Design Institute ,Guangzhou 510620,Guangdong ,China ) Abstract :The wind vibration factor in current L oad Code f or Desi gn of B uil di ng S t ruct ures (G B 50009—2001)in China was advanced only considering t he first vibration shape of t he struct ure ,but for super high 2rise building st ruct ures wit h complex shape ,t he above calculation met hod was incompletely reasonable. Considering t he influence of irregular st ruct ure ,aerodynamic interference of adjacent buildings and cross 2wind effect ,aut hors obtained t he along 2wind and cross 2wind equivalent static wind loads and wind 2induced dynamic response needed for wind resistant design of super high 2rise building st ruct ures by using t he met hod of combining wind t unnel test wit h wind vibratio n response calculation ,and achieved good effect s in p roject practices.The result s show t hat because of interference of surrounding buildings ,along 2wind and cross 2wind equivalent static wind loads differ from normal super high 2rise buildings and t he disadvantageous wind directions are inconsistent from t ho se shown in code.The conclusions also provide evidence and reference for wind resistant design of super high 2rise building st ruct ures.K ey w ords :super high 2rise building ;wind vibration response ;wind t unnel test ;equivalent static wind load ;wind resistant design 0引　言 风荷载是超高层建筑结构的主要水平荷载之 一。位于台风多发地区的超高层建筑的风致振动已 成为其结构设计需要考虑的首要因素。中国现行 《建筑结构荷载规范》(G B 50009—2001)[1]中采用

浮式风机在风浪联合作用下的动力响应分析

第４０卷第１期 ２０１９年１月哈 尔 滨 工 程 大 学 学 报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ．４０№．１Ｊａｎ．２０１９ 浮式风机在风浪联合作用下的动力响应分析 蔡恒１，２，朱仁传１，２，汪小佳１，２，范菊 １，２（１．上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海２００２４０；２．上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海 ２００２４０） 摘 要：为了研究浮式风机以及系缆张力响应问题，本文基于三维线性频域势流理论和脉冲响应函数方法计算时 域波浪力，利用准静定系泊模型来模拟系泊力，通过叶素动量理论来计算风力，采用计算流体力学方法得到粘性阻 尼系数，建立了风机在风浪联合作用下的时域运动方程。结果表明：在规则波与不规则波单独作用下的纵荡、垂荡 响应与试验值相吻合，系缆张力响应则偏小于试验值；在不规则波与风联合作用下，所得的纵荡、垂荡响应在波频 范围内与不规则波单独作用下的结果相差不大，而系缆张力响应则同样偏小于试验值。 关键词：风浪联合；动力响应；势流理论；脉冲响应；准静定系泊模型；叶素动量理论；计算流体力学；粘性阻尼 ＤＯＩ：１０．１１９９０／ｊｈｅｕ．２０１７０９０４３ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２３．１３９０．ｕ．２０１８０９０３．１３５４．００２．ｈｔｍ 中图分类号：Ｕ６６１．３２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６－７０４３（２０１９）０１－０１１８－０８Ｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｌｏａｔｉｎｇｏｆｆｓｈｏｒｅｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｉｎｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｎｄａｎｄｗａｖｅ ＣＡＩＨｅｎｇ１，２，ＺＨＵＲｅｎｃｈｕａｎ１，２，ＷＡＮＧＸｉａｏｊｉａ１，２，ＦＡＮＪｕ１，２（１．ＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄＳｈｉｐａｎｄＤｅｅｐ－ＳｅａＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＮａｖａｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＯｃｅａｎａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｉｍｅ－ｄｏｍａｉｎｗａｖｅｆｏｒｃｅｓａｒｅｓｏｌｖｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｌｉｎｅａｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｄｏｍａｉｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｈｅｏｒｙａｎｄｉｍｐｕｌｓｅｒｅｓｐｏｎｓｅｆｕｎｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｍｏｔｉｏｎａｎｄｍｏｏｒｉｎｇｔａｎｓｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｆｌｏａｔｉｎｇｏｆｆｓｈｏｒｅｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ（ＦＯＷＴ）．Ｍｏｏｒｉｎｇｆｏｒｃｅｓａｒｅｍｏｄｅｌｅｄｂｙａｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃｃａｂｌｅｍｏｄｅｌ，ｗｉｎｄｆｏｒｃｅｓａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｂｌａｄｅｅｌｅ－ｍｅｎｔｍｏｍｅｎｔｕｍ（ＢＥＭ）ｔｈｅｏｒｙ，ａｎｄｖｉｓｃｏｕｓｄａｍｐｉｎｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓｍｅｔｈｏｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｍｏｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｏｆＦＯＷＴｉｎｖｏｌｖｉｎｇｗｉｎｄａｎｄｗａｖｅｉｎｔｉｍｅ－ｄｏｍａｉｎ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｓｏｆｒｅｇｕｌａｒａｎｄｉｒｒｅｇｕｌａｒｗａｖｅｓ，ｔｈｅｓｕｒｇｅａｎｄｈｅａｖｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓａｒｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｕｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｒｅｇｕｌａｒｗａｖｅｏｒｉｒｒｅｇｕｌａｒｗａｖｅ．Ｔｈｅｍｏｏｒｉｎｇｔｅｎｓｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｖａｌｕｅ．Ｉｎｔｈｅｃｏｍ－ｂｉｎｅｄｗｉｎｄａｎｄｉｒｒｅｇｕｌａｒｗａｖｅ，ｔｈｅｓｕｒｇｅａｎｄｈｅａｖｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓａｒｅａｌｍｏｓｔｔｈｅｓａｍｅａｓｔｈａｔｉｎｔｈｅｉｒｒｅｇｕｌａｒｗａｖｅｓｗｉｔｈｉｎｔｈｅｗａｖｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｎｇｅ，ａｎｄｔｈｅｍｏｏｒｉｎｇｔｅｎｓｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｎｄａｎｄｗａｖｅ；ｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅ；ｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｈｅｏｒｙ；ｉｍｐｕｌｓｅｒｅｓｐｏｎｓｅ；ｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃｃａｂｌｅｍｏｄｅｌ；ｂｌａｄｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｍｅｎｔｕｍ（ＢＥＭ）；ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ（ＣＦＤ）；ｖｉｓｃｏｕｓｄａｍｐｉｎｇ 收稿日期：２０１７－０９－１１．网络出版日期：２０１８－０９－０５ 基金项目：国家自然科学基金项目（５１５７９１４７，５１４７９１１７）；国家重点 基础研究发展计划（２０１４ＣＢ０４６２０３）． 作者简介：蔡恒，男，硕士研究生； 朱仁传，男，教授，博士生导师．通信作者：朱仁传，Ｅ－ｍａｉｌ：ｒｅｎｃｈｕａｎ＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ． 目前研究浮式风机动力响应的方法主要有模型 试验和数值模拟两种，模型试验又可以细分为在海 岸上进行的较大尺寸模型试验［１］及在波浪水池中 进行的较小尺寸模型试验［２－４］２种类型。文献［５－ ８］主要基于势流理论研究了浮式风机的动力响应， 并利用Ｍｏｒｉｓｏｎ方程［９］或者试验数据来考虑粘性影 响，其中Ｍｏｒｉｓｏｎ方程是一种半经验公式，难于准确反映粘性影响；并且试验数据十分稀少，存在尺度效应，无法真实地反映粘性影响。有学者借助计算流体力学方法基于粘性流理论对风机动力响应问题进行数值模拟［１０－１３］，但是这种方法也存在耗时巨大、效率低下、难于模拟随机风浪的缺点。本文主要基于势流理论来构造浮式风机的时域运动方程。在此基础上，采用计算流体力学（ｃｏｍ－ｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ，ＣＦＤ）方法考虑粘性影响，采用准静定系泊模型来计算系泊力，采用叶素动量理论来计算风力，对ＤｅｅｐＣｗｉｎｄ半潜式平台风机进万方数据

动载荷作用梁动态响应分析

毕业论文 题目动载荷作用梁动态响应分析专业工程力学 班级力学081 学生郝忠文 指导教师何钦象教授 2012 年

专业：工程力学 学生：郝忠文 指导教师：何钦象 摘要 在机构动力学中讨论的强迫振动问题，一般是以结构在位置固定的周期性挠动力作用下的强迫振动问题为对象。本文中，用主振型叠加法，分析了简支欧拉梁在移动载荷作用下的动态响应特性。当广义挠动频率的固有频率相等则放生共振。研究桥梁在移动车辆载荷下的强迫振动，也要分析其共振条件。所不同的是由于载荷是移动的，且车辆载荷本身也是带有质量的振动体系，桥梁和载荷耦合系统的动力特征随荷载位置的移动而不断变化。经研究发现，在移动荷载作用下，桥梁将发生振动，产生的变形比载荷静止不动时产生的变形大。若荷载处于最不利的静力作用位置的同时满足共振条件，那么将会发生较大的动态响应，导致桥梁的破坏。而且，当荷载移动速率为一定值，广义挠动频率接近梁的固有频率时，梁也可能发生共振，其最大动挠度比静载荷作用时最大挠度的数倍。移动车辆载荷的这种动力效应是不容忽视。 关键字：动载荷，动态响应，广义挠动频率

ABSTRACT The forced vibration problem discussed in the mechanism dynamics generally focus on the forced vibration that caused by the force which stationarily act on the mecha- nism regularly.In this paper,using principal mode superposition method,the dyna -mic response of simply supported Euler beam acted by moving loads is analysed. Wh -en the frequency of generalized stimulating force equals its natural frequency,the re -sonance happens.It is different that the load moves.The dynamic response of the sys- tem formed by the load and beam differs with the position of moving load. According to the research,the deflection caused by the moving load is larger than that caused by stable load.When the moving load is at the vital position meanwhile meets the res -onance requirement,the beam will resonate thus leading to damage .And when the speed of the moving load reaches the point that the generalized stimulating frequency meets the natural frequency of beam，it may also cause resonance,the biggest def -lection will reaches several times the deflection caused by the stable load。So the dyn -amic effect of the moving load can not be neglected. KEY WORDS: moving load ,dynamic response,generlized stimulating frequency Speciality：Engineering mechanics Student: Haozhongwen Advisor: Heqinxiang

超高层建筑风致响应分析的时域方法比较研究

超高层建筑风致响应分析的时域方法比较研究Newmark-β方法以其其高效性和普适性广泛应用于各类结构动力学问题的 求解。自其提出之后，就吸引了许多研究者，许多文献关注该方法的应用及其精度和稳定性。Wilson-θ法采用了线性加速度假设，当θ足够大时Wilson-θ法是无条件稳定的。本文采用MATLAB语言作为计算机程序设计语言，分别用newmark方法和Wilson-θ方法等两种计算方法来计算结构动力响应，并从位移、速度、加速度和轨迹线方面对两种方法进行对比研究。 标签：Newmark-β方法；Wilson-θ法；结构动力响应；风致振动 1.概述 随着科学技术的发展，高层建筑不断涌现，其高度也越来越高，导致建筑物对风的敏感性也越来越明显，风荷载成为了高层建筑的控制荷载。目前，普遍采用的风振响应分析方法主要是时域法和频域法。时域法是直接运用风洞试验的风压时程或计算机模拟的风压时程，作用于屋面结构进行风振响应时程分析，然后通过动力计算得到结构的动力响应；频域法是用随机振动理论建立风荷载谱的特性与结构响应之间的直接关系。 时域法分析具有以下优点：时域法可以较精确地进行结构的非线性分析；时域法可直接处理和计算对象的系统结构和特性；时域法不必做结构的数学模型简化等大量工作，可以直接求出位移、速度以及加速度的响应值；；在缺乏实测或试验资料的情况下，各种简化计算方法可以和精确的时域方法进行比较验证。尽管时域分析方法原理比较复杂，计算量非常大，但随着计算机技术的不断发展，这个问题正在逐步得到解决。 本文将采用时域法对某超高层建筑进行风致响应分析。首先，通过风洞试验确定作用在结构上的风荷载，然后，通过时域动力响应计算得出结构的位移、速度和加速度响应；最后将Newmark-β方法计算的结果与Wilson-θ方法计算的结果进行分析比较。 2.风洞试验 2.1设备和流场 该项目风洞试验是在汕头大学风洞试验室的STDX-1风洞进行的，STDX-1是一座具有串置双试验段的全钢结构的闭口回流低速工业风洞，其中主试验段为20 m×3 m×2 m，采用刚性模型多点同步测压.该建筑模型用玻璃钢制作，几何缩尺比为1：500，试验模型如图1所示。风速连续可调，且流场性能良好。风洞试验时，气流是以稳定的风速吹响该建筑模型，并且在不同风向角试验工况下，其风向在测试过程中也是稳定的。根据该建筑所在位置以及周边环境，确定采用C类地貌进行试验。

动载荷作用下的结构动力响应分析

在动载荷作用下的结构动力响应分析 一、问题的突出 1.求钢结构的动力学响应 2.结构及载荷数据 立柱间距长180，宽120；顶距 地面180 E=200GPa,v=0.3,p=7800kg/m3 A=100kg, w=20π 二、有限单元模型建立 1.单元类型选择以及截面性质定义 FINISH /CLE /PREP7 ET,1,BEAM188 mp,ex,1,200e9 mp,nuxy,1,0.3 mp,dens,1,7800 !截面1 sectype,1,beam,I secoffset,cent secdata,0.12,0.12,0.1212,0.00605, 0.00605,0.0039 !截面2 sectype,2,beam,I secoffset,cent secdata,0.06535,0.06535,0.0805,0.00465,0.00465,0.00285 !截面3 sectype,3,beam, HREC secoffset,cent secdata,0.06,0.06,0.0025,0.0025,0.0025,0.0025

选择Y方向为立柱方向，通过由下向上建模即由关键点到线。k,1, k,2,1.8 k,3,1.8,,1.2 k,4,,,1.2 k,5,,1.5 k,6,1.8,1.5 k,7,1.8,1.5,1.2 k,8,,1.5,1.2 l,1,5 l,2,6 l,3,7 l,4,8 k,9,1.8/2,1.8,1.2/2 l,9,5 l,9,6 l,9,7 l,9,8 l,5,8 l,8,7 l,7,6 l,6,5 3.对于不同的杆赋予不同的截面性质，并进行网格划分 lsel,s,,,1,4,1 lplot lesize,all,0.04 secnum,1 lmesh,all lsel,s,,,9,12 lplot lesize,all,0.04 secnum,2 lmesh,all lsel,s,,,5,8,1 lplot lesize,all,0.04 secnum,3 lmesh,all

动力响应理论

第2章 动力响应理论 2.1引言 机柜结构动力响应的计算机仿真分析是以设备动力响应理论为基础的，是进行设备结构动力响应研究的一种有效手段。论文中主要研究设备动力响应两个方面的内容：设备结构固有特性分析和结构在地震波作用下的响应分析。固有特性分析可以得到结构的固有频率和固有振型，是进行响应分析的基础；地震波响应分析将得到设备响应的时间历程变化。在使用有限元工具对结构进行建模、分析之前必须掌握结构动力响应的理论和相关的有限元基本原理。因此，本章重点叙述了与设备结构动力响应相关的机械振动学理论及其有限元仿真技术。 2.2结构动力响应分析相关理论 2.2.1结构固有特性分析理论 机柜设备结构的固有特性包括固有频率和振型，是响应分析的基础。通过进行结构的固有特性分析可以使设计有效地避开结构的共振频率。机柜设备是一个复杂振动系统，在理论分析过程中，常常可以把机柜设备简化为多自由度集中参数系统。 一般，多自由度系统的自由振动方程可以写成如下形式： {}... []()[]{()}[]{()}{0}M x t C x t K x t ++= (21)a - 式中：[]M ， []C 和[]K 分别为系统的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵;()x t 、 .()x t 、.. ()x t 分别为系统的位移列向量、速度列向量和加速度列向量。而多自由系统的无阻尼自由振动方程可以写成如下形式: {}.. []()[]{()}{0}M x t K x t += (21)b - 通常系统的自由振动是简谐振动，所以可以假设式 (21)b -的解为： {()}{}sin x t X pt = (22)- 式中：{}X 为系统的振幅列向量;p 为系统的自由振动频率。将(22)-代入(21)b -，就可以得到系统的振型方程，其具体形式如下： 2[][]{}{0}K M X p -= (23)- 可以看到，式(23)-是一个齐次线性方程组，根据线性代数知识，它具有非零解的充分必要条件为系数矩阵的行列式为零，亦即有下式成立。

风荷载与结构的风致响应及解决方法

风荷载与结构的风致响应及解决方法摘要：风是一种为人们所熟知的自然现象，影响着生活的方方面面。而且，风能作为一种可再生的绿色能源也已越来越被重视。但是，对于结构而言，风对结构的影响可以说都是不利的。尤其是对于那些质量轻、柔度大、阻尼小、自振频率低的结构，如：大跨度桥梁、超高层建筑、大跨度悬挑屋盖等，风往往是设计的主要控制因素之一。根据风压随时间变化的特点，其被分解为平均风压和脉动风压两个分量。不同的风压分量往往会引起结构的不同类型的破坏。本文将结合若干工程实例，浅谈其破坏类型，并总结相关设计方法。 关键字：风荷载；风敏感结构；风致响应；抗风设计 1.自然风 1.1. 风的成因 空气是由各种气体分子等组成的混合物，是一种流体。其运动方向是气压的正梯度方向。只有存在气压差时，才会形成风。在自然条件下，气压差往往是由于太阳辐射的不均匀、地球上水陆分布的不均匀使空气产生不均匀的升温而造成的。太阳光照射在地球表面上，使地表温度升高，地表的空气受热膨胀变轻而往上升。热空气上升后，低温的冷空气横向流入，上升的空气因逐渐冷却变重而降落，由于地表温度较高又会加热空气使之上升，这种空气的流动就产生了风。 图1-1 全球大气循环 1.2. 风的类型 根据风的成因的不同，可分为多种类型的风。以下是一些典型的、对土木工程影响较大的风气候。

大气环流：大气环流是指在全球范围由太阳辐射和地球自传作用形成的大尺度的大气运动，它决定了各地区天气的行程与变化。其中季风就是由大气环流、海陆分布和大陆地形等多种因素造成的，是以年为周期的一种区域性的大气运动。这种类型的风作用区域最大、破坏性小，是平时最为常见的一类风。 热带气旋：热带气旋是指在热带或副热带海洋上产生的强烈空气漩涡。其直径通常为几百千米，厚度为几十千米。强烈的热带气旋不但形成狂风、巨浪，而且往往伴随发生暴雨、风暴潮，造成严重的灾害。这种类型的风作用区域较大，持续时间长，而且具有很强的破坏性，是主要的自然灾害之一。 龙卷风：龙卷风是一种出现在强对流云内的漏斗状漩涡。这种类型的风活动范围小、持续时间短但是具有极大破坏性的。 1.3. 风荷载性质与对结构的影响 平时，我们往往用风速来描述风的强度，那是因为风压与风速是有关系的，根据伯努利公式，风的动压可表示为： 2 2v ρω= （1） （1）式中，ω为风压、ρ为空气密度、v 为风速。 因此只要知道风速，就可以知道风压大小。根据观测，可以发现从地面开始，风速随着高度的升高而增大，当达到一定高度时，风速将趋近于某一值。这是由于当风吹过地球表面时，由于受到地面上各种粗糙元（如草地、庄稼、树林、建筑物等）的阻碍作用，会使近地面的风速减小。这种影响随离地高度的增加而逐渐减弱，直至达到某一高度后消失。通常可将地表摩阻影响的近地大气层称为“大气边界层”大气边界层顶部到地面的距离成为大气边界层厚度。在大气边界层内，风以不规则的、随机的湍流形式运动，平均风速随高度的增加而增加，至大气边界层以外，风以层流的形式运动。当然，由于地表状况的不同，大气边界层也会有不同。高楼林立的城市中，大气边界层会相对较厚；而表面平坦的海洋上，大气边界层则会较薄。图1-2即形象地反映了不同地面粗糙程度对大气边界层及风速的影响。

ansys隧道地震动力响应分析

FINISN /CLEAR /PREP7 !创建几何模型 K,1,0,2.7388794 K,2,-2.0711036,1.7033277 K,3,-2.6388794,0 K,4,-2.3359835,-1.9455903 K,5,-1.6736199,-2.6205221 K,6,0,-2.8972106 K,1000,,, LARC,1,2,1000,2.589 LARC,2,3,1000,2.839 LARC,3,4,1000,6.4 LARC,4,5,1000,1.05 LARC,5,6,1000,5.2 LSYMM,X,ALL NUMMRG,ALL NUMCMP,ALL LCOMB,1,2 LCOMB,6,7 NUMMRG,ALL NUMCMP,ALL LCOMB,3,4 LCOMB,7,8 NUMMRG,ALL NUMCMP,ALL LCOMB,2,3 LCOMB,5,6 NUMMRG,ALL NUMCMP,ALL AL,ALL BLC4,-36,-69,72,84 ASBA,2,1,,,KEEP NUMCMP,ALL !切分 ASEL,S,,,2 WPROTA,,,90 ASBW,ALL WPOFFS,,,6 ASBW,ALL WPOFFS,,,-12 ASBW,ALL WPCSYS,-1

ASBW,ALL WPOFFS,,,6 ASBW,ALL WPOFFS,,,-12 ASBW,ALL WPCSYS,-1 ALLS NUMMRG,ALL NUMCMP,ALL !定义材料属性 *SET,TH1,0.3 ET,1,BEAM3 ET,2,PLANE42 KEYOPT,2,3,2 R,1,TH1,TH1*TH1*TH1/12,TH1,, MP,EX,1,31E9 MP,PRXY,1,0.3 MP,DENS,1,2500 MP,EX,2,1.40E8!IV级围岩物理力学参数MP,PRXY,2,0.3 MP,DENS,2,2049 TB,DP,2 TBDATA,1,3.4E4,30 !赋予属性 LSEL,S,,,1,4 LATT,1,1,1 ASEL,ALL AATT,2,,2 !隧道周围划分网格 LSEL,S,,,1,3,2 LESIZE,ALL,,,8 LSEL,S,,,2,4,2 LESIZE,ALL,,,8 LSEL,S,,,1,4 LMESH,ALL LSEL,S,,,24,25 LSEL,A,,,35 LSEL,A,,,44 LESIZE,ALL,,,8,3 LSEL,S,,,29,30 LESIZE,ALL,,,4 LSEL,A,,,32,34,2