国家自然科学基金(51378404)
- 作品数：23 被引量：69H指数：5
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- 薄壁曲线箱梁空间振动分析方法被引量：1
- 2019年
- 通过在结点中引入高阶位移插值函数构造形函数矩阵,基于虚功原理和动力有限元理论,推导每个结点11自由度的薄壁曲线箱梁空间单元刚度矩阵和质量矩阵。在推导刚度矩阵时综合考虑薄壁曲线箱梁的拉压、弯曲、扭转、翘曲、畸变和剪力滞效应;在推导质量矩阵时,考虑扭心、畸心与质心不重合的影响。通过MATLAB编制相应的计算程序,求解薄壁曲线箱梁的前5阶自振频率和相应的振型,经与ANSYS板壳单元数值结果比较,吻合良好。本文沿梁长方向划分为数个单元便取得满意效果,所提出的方法可为桥梁结构抗震、抗风和车致振动计算提供依据。
- 蔡恒卢海林颜燕祥严若愚
- 关键词：薄壁曲线箱梁振动频率刚度矩阵质量矩阵有限元
- 独塔混合梁斜拉桥阻尼器参数敏感性分析被引量：5
- 2018年
- 为研究阻尼器参数对独塔混合梁斜拉桥关键节点位移和关键截面内力的影响规律,获得最优阻尼参数组合及其减震效果,以某主跨260m的铁路独塔混合梁斜拉桥为工程背景,对阻尼器力学参数进行研究。采用MIDAS Civil软件建立全桥结构地震响应模型,在塔梁交接处设置2个粘滞阻尼器,考虑桩-土相互作用,选择合适的地震时程函数,进行了阻尼器参数敏感性分析。结果显示:阻尼指数α和阻尼系数C对独塔混合梁斜拉桥关键节点位移、关键截面内力的影响呈相反趋势;该桥最佳阻尼器参数组合为α=0.3和C=4 000kN/(m/s)α;设置粘滞阻尼器后,桥塔塔顶位移、钢-混结合部位移和主梁梁端位移分别减小了69.8%、72%和72.9%,桥塔塔底截面弯矩减小了16.34%。
- 黄民水王琛卢海林
- 关键词：斜拉桥粘滞阻尼器有限元法
- 移动荷载速度对悬臂曲线箱梁剪力滞效应的影响被引量：6
- 2014年
- 利用三维有限元通用软件ANSYS,设置相同的悬臂长度、弹性模量、泊松比和密度等参数,分别考察了7种不同的移动荷载速度对悬臂曲线箱梁和悬臂直线箱梁中剪力滞效应的影响.重点分析了荷载以不同速度移动到悬臂箱梁L/2处时该横截面上应力分布及剪力滞系数变化规律.结果表明:在移动荷载作用下,两种悬臂箱梁L/2处横截面上均出现正剪力滞现象;剪力滞系数随着移动荷载速度的增大而增大,当移动荷载速度小于2m/s时,剪力滞系数增长缓慢;当移动荷载速度超过2m/s时,剪力滞系数增长较快;悬臂曲线箱梁内侧剪力滞系数明显大于外侧剪力滞系数,悬臂直线箱梁剪力滞系数分布曲线介于悬臂曲线箱梁内侧与外侧剪力滞系数分布曲线之间.
- 卢海林张伟颜昌雄
- 关键词：箱梁剪力滞效应有限元
- 基于改进布谷鸟搜索的Benchmark框架损伤识别被引量：4
- 2018年
- 工程优化问题中,布谷鸟搜索存在收敛精度不高、收敛速度较慢等弊端,从发现概率和随机步长两方面对布谷鸟搜索进行改进,并成功进行了实验室结构的损伤识别。对基本布谷鸟搜索进行了改进,发现概率自适应调整,步长自适应变化。基于MATLAB建立了英属哥伦比亚大学实验室ASCE Benchmark框架的3维有限元模型,并提取了6种损伤工况的实测频率和振型。基于频率因子和振型因子建立了目标函数,分别采用基本布谷鸟搜索和改进布谷鸟搜索进行了损伤识别,结果表明,改进的布谷鸟搜索能够更好地识别结构的损伤位置和损伤程度。研究成果具有一定理论研究意义和较高的工程应用价值,可应用于实际工程的损伤识别和健康监测。
- 黄民水乾超越程绍熙卢海林
- 关键词：损伤识别自适应步长
- 移动荷载作用下薄壁曲线箱梁剪力滞效应分析被引量：9
- 2016年
- 采用有限元法研究了移动荷载作用下曲线箱梁剪力滞效应及主要结构参数对剪力滞效应的影响。结合曲线箱梁设计参数合理取值范围,通过建立不同腹板宽度、不同曲率半径下的曲线箱梁空间板壳有限元模型,对简支曲线箱梁剪力滞效应进行参数化分析,得到了荷载运动到跨中截面时跨中顶板应力分布及内外侧剪力滞系数变化规律。根据分析结果,利用最小二乘法提出了计算曲线箱梁剪力滞系数经验公式。分析结果表明:在移动荷载作用下,动剪力滞系数峰值出现在顶板与腹板交界处,最大值接近1.6,剪力滞效应严重;腹板宽度和曲率半径对箱梁剪力滞效应的影响十分明显,二者相互影响;外侧结点剪力滞系数峰值大于内侧;腹板宽度的增大和曲率半径的减小使外侧结点剪力滞效应更加显著,在车辆荷载作用下箱梁外侧部分更易遭到破坏。经验公式的计算结果与有限元分析结果相对误差为3.27%,满足工程计算要求。
- 卢海林蔡恒汤正
- 关键词：移动荷载曲线箱梁剪力滞效应
- 静动荷载作用下简支预应力混凝土曲线箱梁剪力滞效应分析被引量：2
- 2016年
- 选择集中荷载与均布荷载作为静荷载,地震作用与行车荷载作为动荷载,建立曲线箱梁三维空间实体有限元模型.通过静力分析和动荷载作用下时程反应分析,研究跨中截面顶板剪力滞系数变化规律.结果表明：在静动两种荷载作用下,剪力滞系数的最大值都出现在顶板与腹板交界处;在两种静荷载的作用下,剪力滞效应仅在顶板与腹板交界处明显,其它区域微弱,并且剪力滞系数不随荷载值的变化而变化;在天津波作用下,顶板各节点剪力滞系数在0.978~1.045之间,剪力滞效应不明显;在EL Centro波作用下,剪力滞效应明显,各节点剪力滞系数在0.065~4.12之间变化;在行车荷载作用下,剪力滞效应比较明显,剪力滞系数在0.42~2.08之间变化,外侧剪力滞系数峰值明显大于内侧,且剪力滞系数随着车速的增加而增加.
- 卢海林张山万崇勇王琛蔡恒
- 关键词：剪力滞效应曲线箱梁预应力混凝土
- 单箱双室曲线箱梁剪力滞效应分析被引量：3
- 2019年
- 本文运用ANSYS有限元软件研究单箱双室箱梁在不同工况下剪力滞效应的变化规律。研究表明:单箱双室箱梁各腹板在均受集中力情况下各腹板均匀承担剪力滞,可以有效减小剪力滞系数。若在曲线箱梁集中力作用处加腹板会导致该部位剪力滞系数激增,从而出现应力集中现象。由于曲线梁桥的“弯扭耦合”作用,内侧腹板剪力滞系数大于外侧。单箱双室箱梁作为多室箱梁中的代表,可以很好地模拟剪力滞的效果,得到的结论符合理论判断。
- 卢海林郝静薛凯仪蔡恒
- 关键词：曲线箱梁剪力滞有限元单箱双室
- 考虑温度作用不确定性的结构损伤识别被引量：1
- 2017年
- 环境温度变化时,材料弹性模量会发生相应变化,另外,由于材料收缩或膨胀,结构轴向将缩短或伸长,如果梁端变形受到约束,可将温度变化等效为轴向荷载。材料弹性模量的变化和轴向荷载的存在将改变结构的动力刚度,进而影响结构的自振特性,如损伤识别中不能有效地考虑温度变化导致的弹性模量变化和轴向荷载,将产生误判。文中介绍了一种考虑温度作用不确定性的结构损伤识别方法,首先介绍了温度弹性理论中温度变化对弹性模量的影响和产生轴向荷载的机理。随后基于MATLAB建立了简支梁结构的有限元程序,分析了弹性模量变化和轴向荷载对结构自振特性的影响,并和欧拉梁数值解进行了对比,验证模型的有效性。最后建立了3种损伤工况,基于改进遗传算法进行了结构损伤识别,发现该方法能够有效识别不同温度变化时结构的损伤。
- 黄民水程劭熙卢海林
- 关键词：损伤识别轴向荷载改进遗传算法
- 考虑边界条件变异和不同噪声的桥梁结构损伤识别被引量：1
- 2016年
- 运营期间桥梁结构在交通荷载、外界环境、材料劣化等因素的综合作用下,结构边界条件可能发生变化。边界条件对结构动力特性的影响显著,甚至远大于结构损伤的影响,损伤识别过程中如果忽略边界条件的变化可能会出现误判。本文介绍一种考虑边界条件变异的损伤识别方法,将边界条件的变化模拟成转动弹簧相对刚度系数的变化。首先,基于MATLAB建立了不同边界条件的结构数值模型,并利用ANSYS进行了模型验证。然后,通过改变转动弹簧的相对刚度系数,研究了不同边界条件对结构自振特性的影响。最后,将转动弹簧相对刚度系数和单元刚度折减系数作为损伤识别参数,基于布谷鸟算法进行了4种工况下的结构损伤识别,取得了较好的识别效果,并验证了不同噪声下本文方法的鲁棒性。
- 黄民水王宁卢海林
- 关键词：损伤识别桥梁结构
- 考虑温度影响的曲线箱梁有限元模型修正被引量：1
- 2017年
- 模型修正按修正对象的不同可分为矩阵型修正法和参数型修正法,参数型修正直接修正材料参数和几何参数,然而材料参数(如弹性模量)往往受环境因素,特别是温度的影响,如果不在修正过程中考虑温度对材料弹性模量的影响,往往会得到错误的结果。文中介绍了一种考虑温度影响、基于优化理论的曲线箱梁有限元模型修正方法。首先认为有机玻璃模型的弹性模量温度相关,建立了两者的关系模型。然后建立有机玻璃曲线箱梁的实验室模型和有限元分析模型,通过地震台振动测试获取了实验模态,通过ANSYS模态分析获取了理论模态。最后考虑了温度的影响、基于优化理论的零阶优化和一阶优化进行有限元模型修正,成功地消除了温度对模型修正的影响,得到了后续损伤识别的基准有限元模型。
- 黄民水程劭熙卢海林
- 关键词：模型修正温度影响曲线箱梁
