覆冰输电塔线体系风载荷影响因素分析

输电塔线体系属于强非线性耦联系统,具有高柔度、大跨度、风敏感等特点,对其在风载荷作用下的非线性静态响应分析研究在结构设计和实际线路中具有重要的理论和工程价值.建立了以猫头直线塔为基础的"三线两塔"输电塔线体系耦合有限元模型,考虑结构自重载荷、覆冰载荷、导线张力和风载荷的组合作用下对输电塔线体系进行非线性静力学分析,重点研究了风向角、覆冰风攻角和风速对输电塔线体系静态承载能力的影响,归纳总结了相应的影响规律.     

台风下输电塔风振响应有限元分析及测试试验

输电线路塔线体系具有杆塔高、跨距大、柔性强等特点。对极端天气环境激励比较敏感。本文利用自主开发的新型加速度传感器节点,主要对2016年4号台风"妮妲"下的能盘线输电塔进行了实时在线监测。获取了全尺寸输电塔在台风环境下的加速度响应的实测数据,并对数据进行了初步分析。确定了恶劣环境下真型输电塔的试验方法及其可行性。此外,还对比了不同风环境对输电塔振动响应的影响。这对于开展输电塔健康状态监测、安全评估具有一定的参考价值。     

构件失效后钢筋混凝土框架结构倒塌响应特性分析

利用OpenSees有限元软件,将抽柱法与有限元法相结合;并假定构件的局部失效位置,通过引入不同的结构参数,如结构的层数、层高、跨度等,分析了其对结构倒塌响应的影响;研究了结构在静力Pushdown分析和动力非线性分析条件下的结构倒塌响应特性。结果表明:柱失效位置对结构的静力Pushdown分析和动力非线性分析结果有较大影响,其中边柱的失效导致结构的抗倒塌能力明显降低,并在地震作用下随着失效点位移加大,振动规律也趋于不稳定;结构的极限承载力随着框架结构层数的增加而增加,极限位移和延性则随着层数的增加而降低,动力加载条件下结构失效位置的竖向位移随着层数的增加而增大;随着层高的增加,结构的极限承载力则逐渐降低,但对结构极限位移和延性的影响并不明显;跨度的增加使结构的极限承载力明显下降,延性略有降低,但极限位移和初始刚度却随之增加。以上规律性研究结果为钢筋混凝土框架结构的抗倒塌设计提供了必要的依据。     

覆冰输电导线流固耦合风致振动多软件协同数值解耦计算方法研究

输电导线高度不断增加,跨度增大,覆冰导线其横截面不对称,这些因素都造成了导线在风场作用下形成升力和扭矩,进而使得导线振动幅度显著增大;与此同时,由于导线具有柔性性质使导线产生的大变形会对来流风场造成显著影响,而风场的变化又会导致风荷载的变化,从而风与其所引起的结构运动之间就形成了流固耦合作用。本文基于输电导线气动力拟合函数,提出了一种协同运用ANSYS与MATLAB软件,进行冰风载荷下输电线路塔线体系流固耦合振动的并行解耦数值计算方法,用于对冰风环境下的输电塔线结构进行动力学时程分析。数值分析显示考虑流固耦合因素的影响时导线最大位移更大,在输电塔线结构的安全性能分析中必须加以考虑。     

雷暴冲击风下输电塔风振特性试验研究

基于自主开发的试验装置,在常规边界层风洞中实现了大比例稳态雷暴冲击风剖面的模拟,并以输电塔气弹模型为研究对象,采用非接触式位移测量仪测量模型的风振响应,分析了不同类型雷暴冲击风场下输电塔的平均位移特性,并与常规B类风场下的风振特性进行了对比。试验结果显示,输电塔的风振响应均以两个方向的一阶弯曲振型为主,扭转响应和高阶弯曲响应不显著。随风速增加,不同风场下输电塔位移响应均呈抛物线趋势增大,最大风速处于塔头部位的冲击风场引起的输电塔位移响应明显高于最大风速处于塔身中部冲击风下的响应值,B类风场下的响应介于两类冲击风场间,且不同风场下位移响应间的差距也随风速增加不断增大。     

巨震作用下摩擦阻尼耗能框架结构抗倒塌分析

采用SAP2000有限元分析软件对摩擦阻尼耗能减震框架结构进行了巨震作用下的弹塑性时程分析及结构抗倒塌易损性分析.根据减震框架结构弹塑性层间最大位移角及摩擦阻尼滞回耗能,基于动力增量分析进行结构易损性研究,评价该减震结构和传统抗震框架结构在巨震作用下的抗倒塌能力和抗倒塌安全储备等.结果表明:摩擦阻尼耗能框架结构的层间位...     

基于H_∞范数的输电塔结构动力优化

目前输电塔结构设计主要基于静力及拟静力工况,以用钢量(总质量)为经济指标进行静力优化,忽略了动力荷载的频率特性。为解决输电塔结构动力优化问题,提出了基于H∞范数的优化方法。该方法以系统传递函数的H∞范数为优化目标,采用遗传算法对角钢截面进行优化。在计算H∞范数时,用串联多质点模型模拟塔架结构以简化计算。同时,引入惩罚函数来调整个体的适应度,从而保证优化结果满足静力工况,不出现杆件失稳且不增加用钢量。以一个实际输电塔结构作为算例进行优化计算,结果表明,该动力优化方法显著降低了输电塔的地震响应,同时保证结构满足静力工况且总质量不超过满应力优化法的用钢量。该方法不需要求解时域响应,计算效率较高。     

极限后负刚度模型对RC框架结构地震倒塌反应的影响

本文研究了极限后负刚度段对钢筋混凝土框架结构地震倒塌反应的影响。从理论上探讨了结构地震倒塌模式,提出了以退化刚度比作为破坏参数的地震破坏模型。最后,通过实例数值模拟分析,重点讨论了负刚度模型对强震下钢筋混凝士框架结构的强度、变形和延性等方面特性的影响。     

输电塔线体系风振响应频域分析的一种简化方法

为了研究脉动风引起的结构振动问题,以两塔三跨不等高输电塔线体系为工程背景,将瞬时风速与瞬时风压的脉动部分之间的关系简化为线性,采用 Davenport 谱得到了脉动风荷载的功率谱密度函数;通过振动方程得到了稳态频率响应函数;根据系统的输入输出关系求出了在物理坐标下输电塔线体系的位移响应谱密度矩阵,从而推导了输电塔线体系风振响应频域分析的简化方法;利用MATLAB编制频域分析程序,对塔线体系进行计算,并将此结果与采用ADINA计算所得结果进行了对比。结果表明：两者的跨中和塔中位移功率谱密度曲线分别在点（0.05,2000）和点（0.05,9×10-6）附近有个相同的峰值,两种方法的计算结果基本吻合,验证了本文推导的输电塔线体系风振响应频域分析的简化方法的正确性;此种方法在获得准确风振响应的同时可以提高求解的计算效率。     

输电塔螺栓搭接滑移过程的数值模拟

螺孔直径一般都大于螺栓外径,因此当横向载荷超过一定数值时,螺栓连接件之间将发生相对滑动,这一过程就是螺栓滑移.在输电塔的结构分析中一般不考虑复杂的螺栓滑移,以致在煤矿采空区或冻胀区等可能导致输电塔塔基非均匀沉降的地区中,传统结构分析软件未能很好地判断出输电塔的运行状态,因此对螺栓滑移过程的准确分析是十分重要的.本研究通过有限元方法,建立输电塔角钢螺栓搭接结构的三维有限元模型,对已有的单螺栓滑移试验进行数值模拟,首次通过数值模拟成功还原已有试验的结果,并进行了搭接结构的滑移试验和模拟验证.通过数值模拟及与已有试验结果的对比,分析了影响滑移曲线的因素,并初步给出各模拟参数的取值范围.     

弹—塑性正交梁系轴向冲击屈曲与塑性失效的实验研究

本文对弹——塑性正交梁系(以下简称梁系)的流——固冲击屈曲和冲击塑性失效问题进行了实验研究.研究表明:在轴向流——固冲击作用下,梁系呈现出三种不同的动力临界状态:屈曲、塑性变形和塑性失效.本文通过对梁系临界状态时的动力响应特征的分析,分别建立了板架的临界动力屈曲准则,临界塑性准则和临界动力塑性失效准则,这些准则完整地定义了梁系在轴向流——固冲击作用下的弹——塑性动力特征,初步揭示了这一类非保守冲击屈曲和冲击失效现象的一些重要特性.     

On the collapse of cavities

The collapse of a single cavity, or a cloud of bubbles has several physical consequences when in proximity to a structure or resident within a material during deformation. The earliest recognized of these was cavitation erosion of the propellers of steam ships. However, other processes include the rapid collapse of cavities leading to hot spots in explosives from which reaction ensues, or the more recent phenomenon of light generation by oscillating single bubbles or clouds. In the collapse of a cavity, the least considered but the most important mechanism is asymmetric closure. One of the consequences of this is the formation of jets leading to local high pressures and shears that result in the damage or reaction mechanisms observed. The challenge for the future remains in understanding the effects of cloud cavitation since it is likely that only one bubble in perhaps millions in a cloud catalyses an event. The review follows the author's work in the understanding of shock-induced cavity collapse and highlights several results which indicate the importance of this problem in a variety of fields. Received 27 July 2001/ Accepted 25 January 2002     

套管外压挤毁强度分析与计算

在对大量的套管全尺寸挤毁试验结果分析的基础上，提出套管外压失稳机理：实际工程中的套管截面不是理想圆，在外压作用下的非圆套管圆周方向上环向应力分布不均匀，有附加弯矩效应；随外压增加，在最大压缩环向应力处达到屈服；当屈服逸到一定程度时，材料由于强度承载力不足而失效，导致套管发生失稳挤毁。基于上述套管强度挤毁准则，分析了理想弹塑性套管在轴向载荷作用下的抗挤强度计算方法，得到较保守的套管挤毁压力计算公式。与试验结果对比表明：导出的计算公式偏差较小，计算精度满足工程要求，失稳强度准则是适用的。     

Failure of a circular reinforced concrete plate against dynamic fluctuating loads

Summary The kinematic shakedown method is used to evaluate the dynamic cyclic collapse loads for a clamped reinforced concrete plate. The method, based on reduced kinematic formulae recently derived by the author, requires determination of the fictitious elastic fields within the plates, in particular – their envelope corresponding to the external loads, and construction of potential incremental collapse mechanisms. The load amplitude-frequency diagrams constructed should help to choose the necessary reinforcements for the plate under given loading conditions. Received 14 January 1998; accepted for publication 25 June 1998     

Final stages of bubble collapse

The process of soap-bubble collapse is studied using a high-speed videocamera. Nine successive photographs of a collapsing bubble obtained in one experiment are presented. The final stages of collapse are analyzed using the model proposed, which allows for an analytical solution. Quantitative agreement between the experimental and theoretical results is achieved.     

The limit analysis of cylindrical shell with hemispherical ends

The present paper is concerned with the limit analysis of a thin cylindrical shell with hemispherical ends under internal pressure. Seven cases of collapse mechanisms for various geometry parameters are examined and the complete solution for each mechanism is obtained. The range of validity for each mechanism is also determined. It is proved that the solutions obtained from the seven mechanisms are complete.     

利用Ls-Dyna计算结构准静态压溃的改进方法

在显式积分有限元分析软件Ls—Dyna平台上进行了薄壁管件的准静态压溃模拟计算．为了减少计算时间，采取了提高准静态加载速度的方法．通过对薄壁管件在不同加载速度下计算结果的分析比较，给出了确定加载速度提高范围的原则．最后，对提高加载速度的方法与Ls—Dyna中的MassScaling方法进行了比较．     

SHAKEDOWN ANALYSIS OF ELASTO－PLASTIC STRUCTURES SUBJECTED TO EXTERNAL LOADING AND TEMPERATURE VARIATION

ＳＨＡＫＥＤＯＷＮＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＥＬＡＳＴＯ－ＰＬＡＳＴＩＣＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳＳＵＢＪＥＣＴＥＤＴＯＥＸＴＥＲＮＡＬＬＯＡＤＩＮＧＡＮＤＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥＶＡＲＩＡＴＩＯＮＤｕＳｅｎｔｉａｎ（杜森田）ＬｉｕＨａｎｂｉｎｇ（刘寒冰）Ｃｈｅｎ...     

砖砌烟囱爆破拆除倾倒过程的观测分析

本文通过对砖砌烟囱爆破拆除的实例分析得到,在砖砌烟囱的爆破拆除倾倒过程中,其倾倒支点是不断移动的,随着烟囱主体的不断下沉,相对于未垮部分的烟囱主体来说,该支点沿烟囱筒体不断向上移动。这表明,不能简单地按刚体模型描述砖砌烟囱的倾倒运动。     

模拟结构倒塌破坏的有限质点法

有限质点法是以向量式力学为基础的新兴结构分析方法,本文将其应用于冲击荷载作用下的网壳结构的倒塌破坏模拟中。以空间杆单元为例建立了有限质点法的基本方程,推导了求解几何和材料非线性问题的基本公式。为计算断裂问题,建立了空间杆单元的断裂准则和断裂模型,发展了有限质点法进行断裂分析的基本算法。通过对某双层网壳冲击荷载下破坏过程的模拟和分析,验证了该方法在结构倒塌破坏过程模拟中的有效性和适用性。