文摘

2:1参数振动问题,保持电缆支持激励下,滑动支座仅在垂直运动旨在模拟桥保持电缆的振动试验模型。同时,使用数值模拟电缆自由振动和动态特性试验分析,试验研究在不同条件下实现在实际斜拉桥为研究对象,这是与相应的数值模拟结果。根据分析结果,结果表明,随着振动试验模型2:1参数支持激励下振动最大电缆位移的结果从实验分析和数值模拟基本一致显示,保持电缆的参数振动的存在,很容易发生。此外,当桥梁支座激励频率类似于2:1频率比,小兴奋确实可以导致电缆的大幅“击败”振动;因此它非常必要限制支持激励的振幅,以防止大型主参数共振的发生。

1。介绍

参数振动系统意味着激励取决于时间和作为一个参数用于控制方程;振动系统的特点之一是系统的参数随着时间的推移而改变。不同的外部激励机制,在参数激励系统,当激励的频率等于一定的顺序的多个系统固有频率,小激励还可以刺激大系统响应(1- - - - - -3]。

在保持电缆的参数振动的研究,国内外学者进行了一些实验研究工作相关的参数振动根据不同的理论模型和研究目的。Abdel-Ghaffar和哈利法4]研究参数cable-beam复合结构的振动,其中测试模型是一个电缆与单跨梁,应用谐波激励水平和垂直方向的光束来探索电缆的参数振动时的动态响应特性和光束发生,为了进一步研究cable-beam复合结构的非线性振动,Gattulli et al。5,6)获得cable-beam复合结构的内部共振响应的数值模拟分析,与此同时,建立有限元模型进行比较分析,并通过模型试验验证分析结果。通过实验周(7]研究cable-beam复合结构的非线性动态特性,验证了非线性现象,比如跳跃,这表明,有一种强烈的电缆和梁之间的耦合效应。

摘要保持电缆模型是基于理论和数值模拟2:1参数支持激励下振动;测试模型实验研究了在不同激励振幅和频率的支持。电缆振动试验模型设计本身的动态特性测试模型得到了利用数值模拟和动态特性测试的自由振动分析待电缆进行讨论2:1参数激励共振试验,结论为工程应用价值。

2。测试方案设计参数振动激励下保持电缆的支持

2.1。保持电缆模型的概述

为了更好地理解支持下的保持电缆的参数振动激励,本文根据理论和数值模拟的参数振动保持电缆支持激励下,试验研究参数保持电缆支持激励下的振动。论文的作者设计的滑动轴承只能垂直移动来模拟桥面的效果,电缆的一端与这个轴承铰接,另一端与antiforce架具有刚度大,框架的上部是免费的,和底部连接通过地脚螺栓与地面的连接电缆和antiforce框架是通过导角装置,模拟塔利用antiforce帧,和致动器连接在滑动轴承盖板。通过控制致动器的旅行和频率,桥的垂直激励效果模拟。此时,保持电缆的测试模型的参数振动模型变成垂直激励的甲板上。测试的布局模型如图1;塔的照片支持和甲板连接数据所示2和3,分别。

2.2。测试原理和站点布局

测试电缆模型是一个按比例缩小的模型,山东滨州黄河公路大桥的长度220米,N26电缆(8),该模型满足几何相似比1:16,实验在实验室里进行了结构和抗震保护哈尔滨工业大学土木工程学院。电缆的长度保持14 m电缆模型,以达到类似的质量,共有100个集中质量块固定在与140毫米间距相等,保持电缆的质量每集总质量是0.14公斤,和保持电缆模型的材料属性和几何参数如表所示1。

这个实验的基本原理如下。首先,打开MTS控制系统后,可以达到桥支持中心位置的中风通过调整执行机构的垂直位移。在这一点上,防止传动装置移动,继续石油,相当于桥面的静态。然后利用索力调整设备的支持,通过调整索力变化基本频率,电缆的价值力量在这个时候可以测量的力传感器。然后采用释放方法,保持电缆的基本频率是通过光谱分析测试系统,它作为基础参数致动器励磁频率的振动分析。最后,开始执行机构,通过调整激励振幅和激振力频率的驱动装置,模拟电缆的参数振动问题的激励下桥梁支座;网站布局下电缆参数振动试验轴承的照片激发图所示4。注意如下几个问题。首先,需要解决球铰链的传动装置,确保它只垂直移动,没有旋转;其次,固定振幅励磁的考验后,需要返回致动器的位移初始平衡位置;同时,检查电缆的电缆是否符合初始设置张力值通过观察力传感器的电压值,只有用这种方法我们可以保证电缆在未来激励振幅频率不变;然后更好的开展下一步工作的实验研究条件。

2.3。测试系统

测试系统由四个部分组成,测试标本,励磁系统、测试系统和分析系统。测试部分包括电缆模型,桥梁支座装置,和塔反力框架;激励机制是实现了垂直激励从致动器控制桥面轴承通过MTS电液伺服测试系统;测试系统由一个力传感器、加速度传感器和相应的采集仪;和分析系统由北京频谱动态应变数据采集仪器和笔记本电脑。测试系统的布置如图5。

2.4。测试仪器和设备

测试数据采集仪器WS3811 16通道数字应变仪由教皇北京世纪科技发展有限公司有限公司仪器体积小的特点,高集成、应变放大,和过滤完全自动化,可动态应变测量在实验室和现场试验,如图6,功率放大器如图7压力传感器,如图8如图,加速度传感器9。

3所示。实验研究2:1保持电缆支持周期激励下的振动参数

3.1。分析自由振动测试电缆

电缆的参数振动测试前,测试模型的动态特性分析电缆需要准确地确定一阶固有频率,它可以作为结束的激发频率的有效基础支持的过程中电缆参数测试。为了满足测试的要求,模型试验电缆的连接方式最终支持是复杂的,包括索力调整装置、力传感器和相应的组件之间的连接部分。所以在本文中,两个方面,有限元建模和实验室现场试验,用于验证和比较分析,以确保更准确的电缆一阶固有频率决定。

3.1.1。有限元建模分析的动态特性模型电缆

首先,安排集中质量块和复杂终端连接电缆使用ANSYS有限元建模和模型基本参数建模过程中电缆和连接块结束总长度为15.82米,电缆线路密度0.33公斤/米,和集中质量块与相等的间隔安排0.14米,它的质量是0.14公斤,轴承的连接件相当于固体圆钢直径0.036米。此时,电缆力传感器读取0.27 V,和传感器的校准曲线的电压和拉图所示10。

校准结果的图10,我们可以看到,张力传感器的校准结果符合额定设计值,也就是说,10条t - 3 V;这个时候电缆力值是9 kN。

电缆的有限元模型如图11,它的动态特性分析结果如表所示2。

从表2我们可以看到模型电缆振动模式包括平面振动和out-plane振动,由于终端连接的影响,每个订单的模态频率不是等距的安排在模型飞机,和电缆获得的第一固有频率值为2.5914赫兹。

3.1.2。电缆室内实验分析的动态特性模型

使用发布方法进行自由振动试验在室内试验模型电缆、加速度信号通过加速度传感器的电缆如图12、有线位移信号频域积分法得到的图所示13FFT后,光谱曲线模型电缆自由振动位移随时间的变化如图14。

从图14我们发现一阶固有频率的电缆是2.45赫兹模型电缆室内自由振动试验,这非常类似于ANSYS有限元仿真结果2.5914赫兹。因此,电缆的一阶模态频率值设置为2.45赫兹在随后的参数模型的振动测试电缆,这被认为是设置参数振动测试的参考。

3.2。分析2:1参数振动试验的支持周期激励下保持电缆

基于模型的室内自由振动测试电缆在前面的小节中,确保一阶固有频率值是2.45赫兹的情况下结束传感器的电压值是0.27 V。因此,执行机构的激励频率是4.90赫兹,当2:1参数下的电缆进行了振动测试支持激励。两种类型的工作条件,最终支持的位移激励振幅和,本文进行了分析,分别。给定支持的条件下位移激励振幅和激励频率和位移随时间的变化的实际效果在电缆一端位移传感器反馈在MTS控制器和执行器的尖端是记录,真正的位移随时间的变化信号,两个工作条件下相应的幅频特性曲线如图15和17,分别。由于加速度记录电压信号,改变电压信号到实际加速度信号通过标定关系本文使用频域积分方法,最后得到位移响应信号条件下的电缆2:1参数振动;同时,与审查的9),众所周知,参数振动问题的研究电缆一端轴承激励是一个特例(9]:桥梁支座终端的位移,只有桥梁支座终端有振动,数值模拟分析类似于(9),和模型的比较分析结果电缆的实验分析和数值模拟两种工况数据所示16和18。

致动器的位移随时间的变化数据6和17我们可以看到,虽然位移激励振幅指令发送到执行机构和,实际的位移激励振幅的相互作用在桥支持没有联系到,这是低于给定值,和分别;激励频率可以从光谱曲线,获得赫兹和赫兹,分别,这也不是给定的值4.90赫兹,在数值模拟的过程中,桥梁支座的激励振幅和频率应该分析采用致动器的实际价值,这是可靠和有效的。

的工作条件和赫兹,实际的轴承激励振幅,激励频率赫兹,此时模型电缆测试的比较结果分析和数值模拟图所示16。从图16我们可以看到,当模型电缆到达第一个“击败”是不同于数值模拟的结果,但峰值的大小基本上是一样的,测试电缆的“击败”振幅值降低随着时间的推移,“击败”振动峰值的时间间隔时间比仿真结果,比较试验和数值模拟的结果进一步证明参数振动的存在。

的工作条件和赫兹,实际的轴承激励振幅,激励频率赫兹,此时模型电缆测试的比较结果分析和数值模拟图所示18。从图16我们可以看到,在甲板上支持激励振幅增加,模型电缆的“击败”振幅增加,和“打败”的时间间隔较长;即“击败”似乎减少频率,但位移振幅在第一个“击败”基本上是相同的。它进一步解释说,电缆礼物大参数振动时振幅振动,这是一个重要的特点。

以上两种分析结果的工作条件,电缆位移最大振幅实验分析和数值模拟结果基本相同,主要区别是测试结果衰减更快,和“打”和“击败”之间的时间间隔比较大。实验分析和数值模拟结果有一些差异,主要原因如下:一方面在数值模拟模型电缆被视为整个理想均匀电缆,不考虑电缆的影响集中质量块和甲板支持复杂的实际模型中连接电缆,与此同时,由于测试电缆连接的复杂性,末尾的阻尼连接模型过程中电缆振动较大,和连接件是刚性的元素而不是软电缆,在测试的过程中也大大限制了电缆的快速振动;另一方面,当桥激励振幅大,电缆不能只做单一的平面振动,也伴随着out-plane振动;而只考虑面内振动数值模拟模型,对out-plane振动问题的过程中保持电缆振动,它可以明显观察到在实验期间,这也让这两个有一定的差异。基于以上两个方面,虽然有某些区别实验分析和数值模拟结果,但模型的参数振动测试电缆揭示了两个要点:首先,保持电缆的参数振动很容易发生;其次,小兴奋确实可以导致大幅“击败”电缆当激励频率的桥梁支座的振动近似地满足的频率比2:1。

4所示。结论

针对理论和数值模拟分析结果(9),测试方案,保持电缆参数共振轴承激发下自行设计室内为更好的理解问题的本质参数振动。根据比较分析试验和数值模拟的结果,一些结论如下:(1)为了获得支持激励频率的精确值的参数振动,振动参数测试之前,电缆的一阶固有频率是由自由振动测试,由于测试模型的复杂的连接模式电缆最终支持。同时,动态特性分析模型进行电缆使用的有限元建模。根据两种方法的对比和确认的解决结果,它表明,一阶固有频率得到自由释放法可以作为一种有效的支持在参数激励频率振动测试的基础。(2)模型电缆2:1参数振动问题是研究通过选择支持激励振幅的两种工作条件:和,这与数值模拟的结果。分析结果表明,该结果,保持电缆的位移振幅从测试分析和数值模拟,基本上是相同的。衰减快,然而,测试结果之间的时间间隔“击败”和“打”,因为当大振幅保持电缆的振动发生,除了平面振动,仍有重大out-plane振动。同时,由于轴承更大的激励频率和模型电缆一端是刚性连接的组件,刚性连接元素与电缆时,传动装置的振动运动不协调兴奋轴承,这限制了电缆振动。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究是由中国国家自然科学基金(51208088和51208088),江西省科技支持计划(20133 bbe50032),和年轻科学家(Jing帮明星)培训对象编程江西省(20133 bcb23021)。