中文名 | 水激振動 | 外文名 | flow-induced vibration |
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(1)自激振動。結(jié)構(gòu)物振動的能量來自水流,但水流的脈動卻是結(jié)構(gòu)物振動的直接后果。例如閘門止水有漏水的縫隙使止水振動,而止水的振動可使水流產(chǎn)生脈動。
(2)自控振動。水流的脈動激發(fā)結(jié)構(gòu)物振動,而結(jié)構(gòu)物的振動又對水流的脈動產(chǎn)生制約作用,這兩種作用達(dá)到平衡,使振動呈相對穩(wěn)定狀態(tài)。如繞流物體后穩(wěn)定的卡門渦街引起的物體振動。
(3)強(qiáng)迫振動。結(jié)構(gòu)物的振動對水流脈動無明顯反饋作用。例如波浪激發(fā)的建筑物振動,水躍激發(fā)的閘門振動等。
雖然現(xiàn)在計算技術(shù)得到了很大發(fā)展,但動力試驗仍是解決水激振動的主要手段。一般通過結(jié)構(gòu)動力試驗研究的主要內(nèi)容為:
(1)確定結(jié)構(gòu)物在線彈性范圍內(nèi)的動力特性。如所有有意義的自振頻率和相應(yīng)的振型,它們的阻尼值。這些動力特性可由模型試驗或由原型試驗求得。
(2)確定各種特定荷載下的動力反應(yīng)。如動應(yīng)力和位移等。原型結(jié)構(gòu)的動力試驗主要有人工加振和利用自然振動兩種措施。模型試驗的動力試驗?zāi)壳爸饕屑ふ衿骱驼駝优_兩種方法。
水工建筑物的水彈性試驗要求同時滿足“動荷載”輸入系統(tǒng)相似和結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)系統(tǒng)相似,其結(jié)果將要求材料容重比尺等于1,彈性模量比尺等于模型幾何比尺,阻尼比比尺等于1,泊松比比尺等于1,并合理地選取模擬范圍,即邊界條件要求相似。要完整地滿足上述要求是相當(dāng)困難的。一般只能使其中主要項目滿足相似要求。
文獻(xiàn)中也曾有人先將作用在水工結(jié)構(gòu)物上的水流脈動載荷與結(jié)構(gòu)物的自振特性分別定出,然后再用一般動力分析把二者結(jié)合起來從而得出水彈性振動特性,現(xiàn)在用這種辦法的已逐漸減少。
影響水激振動的因素較為復(fù)雜,過水建筑物又形態(tài)多變,因此尚無普遍適用的規(guī)律可循。而解決實際問題的方法,基本上還是依靠模型試驗及原型觀測。中國最早進(jìn)行彈性振動模擬試驗的工程實例是河南省三義寨人民躍進(jìn)渠首的弧形閘門。
振動錘通常適用于大于30噸起重能力的起重機(jī). 起重(但不限于) 管子, 板樁和H型梁. 由于高振幅適合所有類型的土地. 最大激振力 1250 kN
震動位移就是振幅因為震動的圖像是一個正弦函數(shù)圖像也就是A上下位移是+A和-A
單鋼輪振動壓路機(jī)的工作重量怎么算? 是自重+激振力重量?還是只算激振力重量? 謝謝~!
一般這些機(jī)械上有個黑色牌子都會顯示其振動壓力,其工作重量是 自重加振動重量,不開振動叫靜壓!
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鋁合金隔水管(AAR)具有高比強(qiáng)度,在減輕重量的同時還可承受惡劣的海洋環(huán)境。渦激振動(VIV)是引起隔水管屈服失效與疲勞失效的主要因素,也是隔水管設(shè)計過程中需要考慮的主要問題。基于一種模態(tài)疊加方法預(yù)測隔水管的VIV響應(yīng),通過大量分析,系統(tǒng)研究了鋁合金隔水管在不同流動剖面下的VIV響應(yīng)與疲勞特性。結(jié)果表明,AAR的渦致疲勞損傷依賴于流動剖面的形狀,且在不同位置處差別較大。長度增加導(dǎo)致隔水管模態(tài)頻率與模態(tài)曲率降低,使得隔水管具有更好的VIV疲勞特性。與常規(guī)鋼制隔水管(SR)相比,鋁合金隔水管具有較好的VIV疲勞特性。
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采用ANSYS有限元軟件并且結(jié)合原型觀測的實測數(shù)據(jù),對長沙樞紐船閘輸水閥門進(jìn)行流激振動特性的計算分析,結(jié)果表明目前閥門運行情況良好,門體的流激振動輕微,強(qiáng)度剛度均符合要求,閥門安全可靠,但門體尚存在薄弱部位,在運行中應(yīng)注意安全防范工作。
振動是物體沿直線或曲線并經(jīng)過其平衡位置所作的往復(fù)運動。一般指機(jī)械振動。在科學(xué)技術(shù)中振動一詞通常指周期性振動,即每經(jīng)過一定時間后,振動體回到原來的位置。象鐘擺、弦線、音叉等的運動都是。其它如一個物理量通過某一恒定值而在其最大值和最小值之間往復(fù)變化的過程,也稱振動。例如交變電磁場中的電場強(qiáng)度,磁場強(qiáng)度,交流電中的電流強(qiáng)度、電壓等。物體隨時間按正弦或余弦規(guī)律變化的過程,稱諧振動,一般用A=A0sin (ωt θ)表示(Ao為最大振幅,ω是角頻率,θ為初相,t為時間)。如懸掛在彈簧下端的物體的運動就是一種諧振動。物體在不受外力而阻尼又可忽略的情況下,自然進(jìn)行的振動稱固有振動。如擊鼓后鼓膜的振動,充電電容器和電感線圈聯(lián)成回路后,電路中電流的振蕩等。振動系統(tǒng)受到阻力作用,造成能量損失而使振幅逐漸減小的振動,稱阻尼振動。如單擺因受空氣阻力,振蕩電路中由于電阻及電磁輻射而使振幅逐漸衰減的振動。振動系統(tǒng)在周期性或非周期性的外力作用下所作的振動,稱受迫振動。此外,不具有周期性規(guī)律的振動,稱無規(guī)振動或隨機(jī)振動。任何復(fù)雜的振動都可以由許多不同頻率和振幅的諧振動合成,諧振動是最簡單的也是最基本的振動。
對于海洋工程上普遍采用的圓柱形斷面結(jié)構(gòu)物,這種交替發(fā)放的瀉渦又會在柱體上生成順流向及橫流向周期性變化的脈動壓力。如果此時柱體是彈性支撐的,或者柔性管體允許發(fā)生彈性變形,那么脈動流體力將引發(fā)柱體(管體)的周期性振動,這種規(guī)律性的柱狀體振動反過來又會改變其尾流的瀉渦發(fā)放形態(tài)。這種流體一結(jié)構(gòu)物相互作用的問題被稱作“渦激振動”(Vortex-Induced Vibration :VIV)。
在處理渦激振動問題時,把流體和固體彈性系統(tǒng)作為一個統(tǒng)一的動力系統(tǒng)加以考慮,并找到兩者的耦合條件,是解決這個問題的重要關(guān)鍵。在渦激振動過程中,流體的動壓力是一種作用于彈性系統(tǒng)的外加載荷,動壓力的大小取決于彈性系統(tǒng)振動的位移、速度和加速度;另一方面,流體動壓力的作用又會改變彈性系統(tǒng)振動的位移、速度和加速度。這種互相作用的物理性質(zhì)表現(xiàn)為流體對于彈性系統(tǒng)在慣性、阻尼和彈性諸方面的耦合現(xiàn)象。
由慣性耦合產(chǎn)生附連質(zhì)量,在有流速場存在的條件下,由阻尼耦合產(chǎn)生附連阻尼,由彈性耦合產(chǎn)生附連剛度。流體的附連質(zhì)量、阻尼和剛度取決于流場的流動特征參量(諸如流速、水深、流量等)、邊界條件以及彈性系統(tǒng)的特性,其關(guān)系式相當(dāng)復(fù)雜。用實驗或理論方法求出這些附連的量,是水彈性問題研究中的重要課題。
實驗證明,漩渦的發(fā)放頻率f可用無量綱參數(shù)斯特勞哈爾數(shù)St(Strouhal Number)來表示,表達(dá)式為:
f=St*V/D
St是構(gòu)件剖面形狀與雷諾數(shù)Re的函數(shù),其定義式為St=D/(V*T)。
其中:V為垂直于構(gòu)件軸線的速度(m/s);
D為圓柱直徑或柱體的其他特征長度(m);
T為相關(guān)的特征時間(s)。
假若構(gòu)件的自振頻率與漩渦的發(fā)放頻率相接近就會使結(jié)構(gòu)發(fā)生共振破壞,這種現(xiàn)象容易發(fā)生在高聳結(jié)構(gòu)物上,因此這種渦激振動是極其有害的,需采取措施阻止它的發(fā)生。一般可采取兩方面措施:一是對于構(gòu)件進(jìn)行剛性加固,或者增大尺度提高其剛度,改變構(gòu)件的自振頻率,避免它與漩渦發(fā)放頻率相接近;二是想辦法改變構(gòu)件后的尾流場,破壞尾流場漩渦的規(guī)律性泄放,如在結(jié)構(gòu)上安裝螺旋線立板和改變結(jié)構(gòu)截面形狀等。