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大型直筒-锥段型钢结构冷却塔地震反应与风致稳定性分析
1
作者 周钰 杨建林 《特种结构》 2024年第1期12-17,共6页
直筒-锥段型钢结构冷却塔自重较轻、塔型相对规则,正逐步成为火电行业大型冷却塔建设的新方向,而该结构大跨度大空间特点导致的强震下响应与风致整体稳定性,是钢塔结构设计的挑战。使用有限元软件SAP2000建立钢冷却塔模型,进行恒荷载、... 直筒-锥段型钢结构冷却塔自重较轻、塔型相对规则,正逐步成为火电行业大型冷却塔建设的新方向,而该结构大跨度大空间特点导致的强震下响应与风致整体稳定性,是钢塔结构设计的挑战。使用有限元软件SAP2000建立钢冷却塔模型,进行恒荷载、风载和地震作用下的计算,分析塔筒的受力情况和内力分布规律;以一阶线性屈曲模态作为钢塔初始缺陷状态,以H/300(H为塔高)作为初始缺陷大小,基于双重非线性分析,探究此类钢结构冷却塔真实工况下的风致非线性屈曲规律。结果表明:在多向地震作用下,钢冷却塔的位移符合《空间网格结构技术规程》(JGJ 7—2010)要求,锥段和直筒段主要分别发生弯曲变形和剪切变形,整个塔体的变形性能满足我国抗震设防要求;考虑双重非线性下钢结构冷却塔临界屈曲承载力下降,直筒段设置的加强环有力保证了结构刚度。为类似大跨度钢塔抗震性能及稳定性能评估提供一定参考。 展开更多
关键词 钢结构冷却塔 双非线性 屈曲分析 风致稳定性
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不同风嘴形式分体箱梁桥梁的静力风致稳定性能 被引量：8
2
作者 杨詠昕 周锐 +1 位作者 张凯歌 葛耀君 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期84-93,共10页
作为大跨径以及超大跨径桥梁一种新兴的断面形式,分体箱梁可以改善空气动力性能和提高颤振临界风速,但是还需要保证其静力风致稳定性能,研究了不同风嘴形式下分体箱梁的静力三分力系数和静力风致稳定性能随开槽率的演变规律。结果表明:... 作为大跨径以及超大跨径桥梁一种新兴的断面形式,分体箱梁可以改善空气动力性能和提高颤振临界风速,但是还需要保证其静力风致稳定性能,研究了不同风嘴形式下分体箱梁的静力三分力系数和静力风致稳定性能随开槽率的演变规律。结果表明:两种风嘴形式分体箱梁的阻力系数随开槽率增加而增大,采用断面实体宽度为无量纲化标准时断面升力系数绝对值会随开槽率的增加而增加,这与采用断面总宽为无量纲化标准时结果相反,升力矩系数绝对值会随着开槽率的增加而减小,但这种规律性会受到风攻角的影响;风嘴对称性的变化仅改变断面阻力系数随开槽率的变化规律;两种计算模型下,对称风嘴断面分体箱梁桥梁跨中的各向位移绝对值和静力风致失稳临界风速随开槽率的变化规律完全相反,而不对称风嘴断面的各向位移变化规律相似但也有区别;总体上对称风嘴断面的最低静力风致失稳临界风速要高于不对称风嘴断面;考虑结构刚度变化会使断面开槽后静力风致失稳临界风速随着开槽率的增加而升高并超过不考虑刚度变化时的相应值,故对分体箱梁静力风致稳定性能分析时需要考虑开槽率不同带来的结构刚度变化。 展开更多
关键词 分体箱梁 开槽率 风嘴形式 静力风荷载 静力风致稳定性
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考虑停机位置风力机塔架-叶片耦合体系风致稳定性能分析 被引量：1
3
作者 柯世堂 徐璐 +1 位作者 王同光 葛耀君 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期264-272,共9页
强风停机状态下叶片位置会显著影响风力机塔架的绕流及稳定性能。以南京航空航天大学自主研发的3 MW水平轴风力机为研究对象,采用CFD方法对叶片单个旋转周期间8个停机位置下风力机塔架-叶片体系的流场进行数值模拟,并与规范曲线进行对... 强风停机状态下叶片位置会显著影响风力机塔架的绕流及稳定性能。以南京航空航天大学自主研发的3 MW水平轴风力机为研究对象,采用CFD方法对叶片单个旋转周期间8个停机位置下风力机塔架-叶片体系的流场进行数值模拟,并与规范曲线进行对比验证数值方法的有效性。此外,结合有限元方法计算不同停机位置下风力机体系动力特性、静风响应、屈曲稳定性能和极限承载力。在此基础上,提炼出停机状态下叶片位置对风力机体系风致响应和稳定性能的演化规律,归纳总结出此类风力机体系风致失稳破坏的最不利控制工况。研究表明:在风力机叶片的1个旋转周期内,当叶片与塔架完全重合(即工况1)时,体系气动性能最差但静风响应较小;随着叶片顺时针旋转,其风致稳定性能呈现先增大后减小的规律,在工况3处其临界失稳风速达到最大,在工况6处临界失稳风速最小。同时研究发现:风力机塔架与叶片的耦合效应会产生一种能显著提高体系极限承载能力的"逆向效应",并且随着叶片对塔架遮挡面积的减小,该"逆向效应"愈加显著。 展开更多
关键词 风力机 数值模拟 停机位置 结构动力响应 极限承载力 风致稳定性
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考虑几何及材料非线性直筒-锥段型钢结构冷却塔风致稳定性能研究 被引量：3
4
作者 柯世堂 朱容宽 王浩 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期719-727,共9页
作为一种新颖的风敏感结构,直筒-锥段型钢结构冷却塔曲面形状和动力特性复杂、结构柔性和风致效应明显增大,整体稳定性能是其结构设计的瓶颈之一,尤其是结构几何、材料非线性及其高阶振型的影响。本文采用CFD技术数值模拟获得钢结构冷... 作为一种新颖的风敏感结构,直筒-锥段型钢结构冷却塔曲面形状和动力特性复杂、结构柔性和风致效应明显增大,整体稳定性能是其结构设计的瓶颈之一,尤其是结构几何、材料非线性及其高阶振型的影响。本文采用CFD技术数值模拟获得钢结构冷却塔表面风荷载分布模式,基于ANSYS软件建立主筒+加强桁架+附属桁架(铰接)耦合的一体化钢结构冷却塔有限元模型,以不同特征值屈曲模态作为初始几何缺陷分布形式,并基于几何及材料双重非线性有限元方法,系统研究了此类钢结构冷却塔在不同风速下低阶和高阶模态的稳定性能,涉及分歧失稳形态、极值失稳形态、临界失稳风速和静风响应。研究表明:考虑几何及材料双重非线性下钢结构冷却塔临界屈曲承载力下降;基阶屈曲波形相对较小,对几何初始缺陷不敏感;随着风速的增大,附属桁架最先发生失稳屈曲,然后依次为加强桁架和主筒。几何初始缺陷系数及阶数的改变对失稳临界风速影响较小,但随着阶数的增加,非线性分析过程中的变形趋势由附属桁架逐渐转移到主筒。所得主要结论可为此类新型钢结构冷却塔的抗风稳定性验算提供参考。 展开更多
关键词 直筒-锥段型 钢结构冷却塔 数值模拟 材料非线性 几何非线性 风致稳定性
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大跨度斜拉桥节段模型风洞试验与风致静力稳定性分析 被引量：4
5
作者 张凯歌 杨詠昕 +1 位作者 张军锋 董锐 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2012年第4期584-591,共8页
目的研究大跨度斜拉桥的抗风性能,分析影响其风致动、静力稳定性的敏感因素,解决大跨度斜拉桥的涡激振动问题.方法通过主梁节段模型风洞试验对某大跨度斜拉桥的风振性能进行了细致研究,并在节段模型风洞试验基础上采用三维静风稳定数值... 目的研究大跨度斜拉桥的抗风性能,分析影响其风致动、静力稳定性的敏感因素,解决大跨度斜拉桥的涡激振动问题.方法通过主梁节段模型风洞试验对某大跨度斜拉桥的风振性能进行了细致研究,并在节段模型风洞试验基础上采用三维静风稳定数值分析方法对其风致静力稳定性进行分析.结果该桥颤振临界风速大于检验风速;模型结构阻尼比的提高使涡振振幅明显减小,来流加入紊流成分后,涡振现象消失;静风作用下主桥跨中位移随风速变化表现出明显的非线性特征,并且竖向变形和扭转变形耦合现象明显.结论流线型闭口钢箱梁断面通常情况下具有良好的颤振稳定性能,提高了桥梁结构的阻尼比或脉动风中的紊流成分,均能明显改善大跨度斜拉桥的涡激振动性能;大跨度斜拉桥为柔性结构,分析其风致静力稳定性时需考虑非线性因素. 展开更多
关键词 大跨度斜拉桥 风洞试验 颤振性能 涡振控制 阻尼比 紊流 风致静力稳定性
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中央开槽箱梁风致静力稳定性研究
6
作者 张凯歌 《四川水泥》 2016年第3期341-342,共2页
本文主要研究不同开槽率下的中央开槽箱梁在不同初始风攻角下的静风稳定性能。首先通过节段模型风洞测力试验得到±12°风攻角范围内六种开槽率下的箱梁断面的静风三分力系数,在此基础上运用三维非线性静风稳定分析方法对六种... 本文主要研究不同开槽率下的中央开槽箱梁在不同初始风攻角下的静风稳定性能。首先通过节段模型风洞测力试验得到±12°风攻角范围内六种开槽率下的箱梁断面的静风三分力系数,在此基础上运用三维非线性静风稳定分析方法对六种开槽率断面的桥梁结构进行静风稳定性分析。得出主要结论为:开槽箱梁静风失稳临界临界风速会随着开槽率的增加而提高,同时随着初始风攻角的减小而提高。 展开更多
关键词 开槽箱梁 三分力系数 初始风攻角 开槽率 风致静力稳定性
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