气弹模型

摘要： 塔式定日镜是塔式太阳能光热发电站中重要的聚光设备,设计时控制荷载为风荷载。通过ANSYS有限元软件建立塔式定日镜结构的有限元模型,经过模态分析可知结构频率分布比较密集,风攻角的改变对定日镜结构的低阶模态影响不大。基于刚性模型测压风洞试验,对塔式定日镜进行风振响应有限元分析,并进行气弹模型测振试验,两者的误差在10%以内。根据有限元分析和气弹模型测振试验的结果可知,影响结构风振的模态主要是前3阶,主檩条端部位置的位移响应最大。结构设计时风振系数建议取为1.57。

摘要： 跨度折减法通过系数γ缩小导线的跨度,在输电塔线系统风洞试验中应用广泛,但其对4分裂导线的适用性尚未澄清。基于4分裂导线气弹模型风洞试验,对比研究了不同跨度折减系数的两模型与正常缩尺模型的气动力和功率谱特性,并进一步探讨了湍流度和风向的影响。结果表明:导线风振响应中含有高阶振型,且气动力的平均值和脉动值随风速的增加均呈现非线性增大的趋势。湍流会增大导线气动力的平均值和脉动值,增大跨度折减模型与正常缩尺模型气动力均值间的差异。斜风会导致导线两端的气动力产生差异,且张力均值间的差异要显著高于阻力均值间的差异。对于γ为0.8的模型,除脉动量要略高于正常缩尺模型外,其他气动力特性均与正常缩尺模型保持了良好的一致性;但γ为0.5时的模型气动力特性均与正常缩尺模型存在较大差距。建议涉及4分裂导线的风洞试验,可采用γ为0.8左右的跨度折减,不建议采用较小的折减系数。

摘要： 针对输电塔的扭转效应,提出顺线路方向扭转响应和扭转等效风荷载的理论计算方法,分析扭转模态和相干函数对扭转响应的影响,进行气弹模型风洞试验以验证计算结果的准确性,给出同时考虑扭转与平动的风振系数计算公式.结果表明:所提出顺线路方向扭转响应计算方法与风洞试验结果非常接近,计算方法的准确性得以验证;扭转响应计算中应同时考虑水平向与竖直向的相干函数;顺横担方向来流时的扭转响应理论计算结果小于风洞试验值,原因是此时杆件间的遮挡效应产生特征湍流;塔身的扭转放大系数可忽略,横担的扭转放大系数不可忽略,最大值为1.1.

摘要： 为明确强风环境中下行式移动模架的抗风安全性,以东南沿海某50 m跨下行式移动模架为研究对象,采用气弹模型风洞试验和数值计算相结合的方式,对其颤振、涡振和抖振性能进行了较系统的研究。结果表明:结构竖向位移和扭转角分别是移动模架合模和开模工况时的控制性因素;合模工况时,移动模架主体结构能够满足8级强风(20.7 m/s)的作业要求,且能够抵抗14级风(46.1 m/s)作用;开模工况时,在措施得当的情况下主体结构能够满足8级强风的作业要求;多模态耦合频域抖振计算法和《公路桥梁抗风设计规范》中的等效静阵风荷载法均可以用于移动模架的抖振响应计算,且具有一定的精度,推荐采用精度较高的多模态耦合频域抖振计算法。

摘要： 为了研究复杂多跨格构式构架风致响应特性,通过对比主要气弹模型制作方法的优缺点,以某典型1000 kV两跨变电构架为背景,采用刚性节段加V型弹簧片的方法设计制作了满足前4阶频率相似比的气弹模型.在此基础上,通过气弹模型风洞试验测试得到了不同风速和不同风向角工况下,结构典型部位的位移和加速度时程,并研究了多跨格构式构架的风振响应特性,最后采用惯性风荷载方法和阵风荷载因子法评估了典型节段的风振系数.结果 表明:采用刚性节段加V型弹簧片的方法设计制作的气弹模型能较好满足外形、质量、频率、阻尼比等重要参数的相似关系;风向角对位移均值的影响十分显著,其最不利风向角与相应主轴成15°夹角;顺风向与横风向的加速度响应均方根处于同一数量级,横风向风致振动效应较为明显;该结构垂直于跨向中塔的风振响应以第一阶模态的共振分量为主,边塔基阶模态与高阶模态的共振分量均较大,高阶模态的贡献不可忽略;同一节段的位移风振系数值略大于惯性力风振系数值.该试验结果对多跨格构式构架的抗风设计具有一定的参考意义.

摘要： 方形超高层建筑在2个水平方向的自振特性接近,强风作用下2个水平方向的风致振动会存在一定的耦合效应。为研究此耦合效应对超高层建筑风致振动的影响,进行了方形超高层建筑气弹模型风洞试验,分别测试了均匀流场和边界层风场下结构的风致振动响应。首先,通过限制结构顺风向位移,研究了结构顺风向振动对其横风向振动响应的影响;然后,分析了不同来流风向对结构顺、横风向风致振动的影响。结果表明,方形超高层建筑以横风向振动为主,结构顶部的振动轨迹为横风向占优的椭圆形;在限制了顺风向位移后,结构的横风向振动最大振幅并未相应减小;来流湍流会增大结构的顺风向最大位移响应,同时减小了结构的横风向最大位移响应。从振幅的概率分布来看,当来流垂直于结构立面时,方形超高层建筑的风致响应最大;相比均匀来流情况,边界层风场下的超高层建筑的最大风致响应更小。

摘要： 方形超高层建筑在2个水平方向的自振特性接近,强风作用下2个水平方向的风致振动会存在一定的耦合效应.为研究此耦合效应对超高层建筑风致振动的影响,进行了方形超高层建筑气弹模型风洞试验,分别测试了均匀流场和边界层风场下结构的风致振动响应.首先,通过限制结构顺风向位移,研究了结构顺风向振动对其横风向振动响应的影响;然后,分析了不同来流风向对结构顺、横风向风致振动的影响.结果表明,方形超高层建筑以横风向振动为主,结构顶部的振动轨迹为横风向占优的椭圆形;在限制了顺风向位移后,结构的横风向振动最大振幅并未相应减小;来流湍流会增大结构的顺风向最大位移响应,同时减小了结构的横风向最大位移响应.从振幅的概率分布来看,当来流垂直于结构立面时,方形超高层建筑的风致响应最大;相比均匀来流情况,边界层风场下的超高层建筑的最大风致响应更小.

摘要： 为研究大跨度拱桥施工状态的风致抖振性能,以三主桁钢桁拱桥——明珠湾大桥为背景,采用风洞试验对紊流风作用下的桥梁抖振响应进行测试.根据施工步骤选取典型施工状态,建立桥梁结构有限元模型并进行动力特性分析,通过比较自振模态频率,确定最不利施工状态.制作最不利施工状态下桥梁1∶100缩尺气弹模型,采用U形弹簧等效模拟梁、拱刚度,在模拟B类风场的边界层风洞中进行桥梁气弹模型抖振响应测试.结果 表明:梁、拱已拼装至最大单悬臂且第3层扣索尚未张拉时为最不利施工状态;抖振随机响应以一阶竖弯和一阶横弯为主,抖振响应峰值因子与规范取值范围基本吻合;完全横桥向来风条件下拱桥抖振响应最大,完全顺桥向来风时抖振响应最小.

摘要： 针对转体施工的某T型刚构桥梁,文章介绍通过大比例尺气弹模型风洞试验,测试了其最大双悬臂状态下最大位移和球铰截面处的风致内力。研究结果可为施工期抗风设计提供数据支撑。

摘要： 以一座243 m高的太阳能塔为工程背景,采用ANSYS软件建立了原型结构的有限元模型,进行了动力特性分析,得到了气弹模型设计频率和振型目标参数.采用集中刚度法设计了该塔的多自由度气弹模型,对气弹模型的主要结构参数进行了优化研究.采用优化值制作了太阳能塔气弹模型,并进行了模型的动力参数识别,以验证模型设计和制作的合理性.结果表明,圆环型芯梁可有效减小芯梁质量,增加外衣壁厚,降低模型加工难度;适当增加相邻圆盘间距可增加外衣的稳定性,且对模型频率影响较小;调整集热筒底盘厚度对集热筒与塔身的连接刚度有明显影响;太阳能塔气弹模型较精确地模拟了原型结构前3阶频率及振型,且模型实测初始阻尼比小于0.30％.

摘要： 本文以中国沿海地区某输电线路呼高30m的直线塔为研究对象,设计缩尺比为1∶30的气弹模型,通过风洞试验对不同风速下输电塔风致振动加速度和位移响应进行研究,分析其风振响应特征.将依靠气弹模型风洞试验得到的风振系数与国内现行规范计算结果进行对比,对载规范计算输电塔风振系数的不足之处做了总结.

摘要： 输电线路是国民经济发展的命脉,在中国东南沿海台风区和其他强风地区的输电塔抗风设计显得尤为重要.当前,许多学者选用了基于相似理论的气动弹性模型在风洞试验中研究输电塔的抗风性能.试验中常用的位移测量手段可以分为接触式测量(LVDT等)和非接触式测量(计算机视觉方法、激光位移传感器等).此外,在其他领域也有一些学者提出过基于加速度二次积分的位移测量方法.为研究不同方法在风洞试验中的适用性,本文分别采用了计算机视觉技术、激光位移传感器以及加速度积分这三种位移测量方法对风洞试验中钢管输电塔气弹模型的风致振动响应进行了测量.通过综合对比分析试验结果,对三种风振响应测试方法在输电塔气弹模型试验中的适用性进行了讨论与总结.

摘要： 某圆形截面太阳能热发电塔地面以上高度243m,底部外径23m,顶部外径20m,0～200m高为混凝土结构,200～243m高为钢结构.为准确获得其风致响应,本文在目标阻尼不超过0.7％的前提下,基于动力相似理论设计制作了该发电塔1∶200比例多自由度气弹模型,对模型频率、阻尼、振型等参数模拟取得良好效果,尤其第一阶阻尼比低至0.3％左右,解决了阻尼调节难题.最后对该模型进行了不同阻尼比下的风致响应测试,可为类似结构的多自由度气弹模型制作与抗风研究提供参考和依据.

摘要： 超大跨度桥梁通常是跨海工程中的关键工程.中央开槽双箱梁,因其相比传统闭口箱梁更为优越的颤振稳定性能,在超大跨度桥梁建设中开始得到越来越多的应用.准确模拟桥梁主要模态的有限元模型是抗风分析的重要基础之一,采用中央开槽主梁的斜拉桥通常采用双主梁有限元模型进行固有模态分析.但是由于该类模型中横梁的长度与实际桥梁不符,因此在双主梁模型中合理模拟横梁刚度是该类斜拉桥有限元模拟的关键.全桥气弹模型风洞试验是风研究中至关重要的研究手段.受到模型加工手段和精度的限制,全桥气弹模型无法像有限元模型那样反映实桥纵、横梁断面的复杂变化,需要进行简化.

摘要： 输电塔气弹模型风洞试验是目前研究输电塔风振响应的主要方法之一,本文对比了集中刚度法、刚性节段和"Ⅴ"型弹簧片法、离散刚度法三种输电塔气弹模型的设计和制作方法.并采用离散刚度法设计制作了某窄基输电塔的气弹模型.通过对比分析,总结了三种气弹模型设计方法的特点.通过某窄基塔气弹模型的设计制作实例,给出了该类输电塔气弹模型设计的注意事项,为类似结构气弹模型设计提供了建议.

摘要： 按照基本缩尺律,设计、制作出输电塔线体系的一塔两跨线完全气弹模型,并通过气弹模型风洞试验,测试了各种风速下输电塔在挂线和不挂线工况下的位移与加速度响应时程,在此基础上,结合使用EMD分解、小波分析和随机减量方法以及Hilbert变换识别了输电塔在挂线和不挂线情况下各阶振型结构阻尼比和气动阻尼比,分析气动阻尼比随风速和频率的变化规律,最后,采用最小二乘法拟合得到了其气动阻尼比的经验公式.

摘要： 作为电力传输系统的主要基础设施,输电塔的高耸轻柔特性,受风荷载的影响较大,尤其是局部强风——龙卷风、雷暴风等,被认为是输电塔线体系倒塌的主要原因.雷暴冲击风剖面的高度分布特征与《建筑结构荷载规范》中常态风剖面存在明显不同,其最大风速出现在近地面附近.本文针对输电塔气弹模型的比例及高度特征,在常规边界层风洞中成功模拟出两类大比例雷暴冲击风剖面,并进一步分析了冲击风下输电塔的风振位移响应特性.

摘要： 综述了国内外覆冰导线舞动实验方面的研究现状,说明了单档覆冰导线舞动和杆塔耦合体系实验的研究进展,着重介绍了覆冰导线气动力测试、气弹模型的舞动实验测量和塔线耦合体系舞动的风洞实验发展状况,提出覆冰导线舞动需要注意的若干问题并展望了下一步研究方向.

摘要： 以两种具有不同对角高差的鞍型张拉膜结构为研究对象,利用膜结构刚性模型测压试验数据以及非线性风振响应计算方法,考察了相似参数的简化依据.结果表明,对于具有对角高差的张拉膜结构,弗劳德数可以最大放松到λV2/λL=20/4左右;而对于没有对角高差的张拉膜结构,弗劳德数应控制在λV2/λL=10/4左右.质量系数可以控制在0.8～1.2范围内.弹性模量系数可以控制在0.5～1.5范围内.

摘要： 架空输电线缆的是一类特殊的大跨柔性索结构.其强风下风振动力响应具有的几何非线性强、受气动自激力影响大等特点,本文基于气动力相似理论,计算和比较典型大跨四分裂导线正常相似比模型和Davenport等代模型的气弹性风洞试验的各项参数;深入分析了模型模拟动力特性、动张力响应、风偏效应的准确性.通过风洞试验,对绝缘子处随机动张力荷载的进行了测试,考察其功率谱及随机统计特征分布规律.提出了等代气弹风洞模型相似参数的改进及张力响应的修正方法.

摘要： 本发明公开了一种基于自适应加点代理模型的气弹结构耦合寻优方法，首先考虑了参数不确定性和模型不确定性，通过对不确定性进行量化，提出了一种基于Kriging代理模型的自适应智能加点准则，得到了飞行器结构的最大应力和颤振速度的上下界限，之后，基于此自适应加点代理模型，考虑结构强度约束条件和气动弹性约束条件，对飞行器结构进行了优化设计。本发明减少了飞行器结构优化过程中有限元分析及气动弹性分析的次数，降低了计算量，提高了优化效率，为飞行器结构优化设计提供了一种新思路。

摘要： 本发明公开了一种摆式气弹模型和一种气弹模型测震风洞试验方法，属于建筑工程结构抗风设计试验技术领域。该摆式气弹模型包括高层建筑刚性模型、刚性支杆、支架；所述高层建筑刚性模型安装于竖直设置的刚性支杆上端，且位于支架上方；还包括水平设置于支架上的扭转向振动层、X轴向振动层和Y轴向振动层；所述刚性支杆连接并穿过各振动层。该风洞试验方法包括以下步骤：1）安装摆式气弹模型；2）根据试验要求分别调整扭转向振动层、X轴向振动层和Y轴向振动层中各弹簧的刚度和质量块的质量，满足试验要求；3）将上述满足试验要求的摆式气弹模型放入风场中，进行风洞试验。该模型和方法使各轴向振动相互不耦合，可以得到更准确的试验结果。

摘要： 本发明涉及空气动力学模型技术领域，公开了一种太阳能定日镜气弹模型及其设计方法，区别于传统气弹模型用骨架及外衣模拟刚度及气动外形的方法，根据不同杆件的受力特点进行刚度模拟；设计的气弹模型包括镜面板、平面檩条、支撑桁架、抗扭钢梁和立柱，镜面板的下方固定有平面檩条，平面檩条上间隔固定支撑桁架，抗扭钢梁贯穿固定支撑桁架，抗扭钢梁置于立柱的顶端。本发明的一种太阳能定日镜气弹模型及其设计方法，能够同时满足定日镜结构外形和结构质量的缩尺要求，从而有效模拟了定日镜结构的多阶频率，在模型的制作过程中也保证了整体的稳定性及低阻尼比，对定日镜进行风洞试验具有操作的实用性。

摘要： 本发明公开了一种风力机叶片气弹风洞试验模型制作方法，包括风力机叶片气弹模型合理简化相似准则、气弹模型等效截面设计方法、气弹模型框段/外衣制作方法。首先基于运动等效推导了风力机叶片气弹模型合理简化相似准则；接着提出变分渐进等效截面法设计了高精度的等效风电叶片模型异形截面，实现叶片气弹模型气动‑刚度‑质量缩尺映射的气弹模型设计；最后依靠高精度3D打印获得气弹模型框段，再通过连接肋单点拼接全长模型、镂空区填充轻木片打磨外衣、后缘粘贴配重铅片、前缘粘贴粗糙条和缝隙填充海绵完成气弹模型框段/外衣制作。本发明补充了现有国内外风力机叶片气弹模型设计制作方法的不足。

摘要： 本发明属于工程结构抗风领域，尤其是涉及一种柔性光伏支架结构的气弹模型的建立方法。本发明提供一种柔性光伏结构气弹模型的建立方法，能够同时满足柔性光伏支架结构的气弹模型与原型之间在几何外形、质量和刚度上的相似性，实现了柔性光伏支架结构水平拉索和斜拉索预张力的合理准确施加。该方法所建立的气弹模型能够合理地模拟原型结构的气动外形和风振动力特性，可为同类柔性光伏支架结构工程的抗风设计提供试验技术支撑。

摘要： 本发明涉及风洞试验技术领域，具体而言，为一种气弹模型振动试验装置，包括装置外框架和芯柱，所述装置外框架包括相对固定设置的下层框架和上层框架，所述芯柱穿过所述下层框架和所述上层框架，所述芯柱的上端设有用于安装试验模型的模型安装机构；所述芯柱与所述上层框架之间设有万向节机构，所述芯柱可绕所述万向节机构摆动；所述芯柱上套设有做平面移动的平面移动框架，所述平面移动框架位于所述下层框架内侧，所述平面移动框架与所述下层框架之间还设有限定所述平面移动框架移动方向的平面移动导向机构。通过本试验装置能够使得试验中模型设计刚度与模型实际刚度相一致，提高试验精度，使得试验效果得到更好的保证。

摘要： 本发明公开了一种摆式气弹模型和一种气弹模型测震风洞试验方法，属于建筑工程结构抗风设计试验技术领域。该摆式气弹模型包括高层建筑刚性模型、刚性支杆、支架；所述高层建筑刚性模型安装于竖直设置的刚性支杆上端，且位于支架上方；还包括水平设置于支架上的扭转向振动层、X轴向振动层和Y轴向振动层；所述刚性支杆连接并穿过各振动层。该风洞试验方法包括以下步骤：1）安装摆式气弹模型；2）根据试验要求分别调整扭转向振动层、X轴向振动层和Y轴向振动层中各弹簧的刚度和质量块的质量，满足试验要求；3）将上述满足试验要求的摆式气弹模型放入风场中，进行风洞试验。该模型和方法使各轴向振动相互不耦合，可以得到更准确的试验结果。

摘要： 本发明属于风工程中空气动力学风洞试验领域，为一种基于气刚度的气弹模型试验装置，包括试验模型、固定装置、两条相互垂直的轴、四个可充气的环形轮胎和轮胎气压监测控制系统；固定装置包括底板、悬臂和连接杆，悬臂设有至少四根，悬臂固定连接在上底板与下底板之间，连接杆的一端固定在下底板上，另外一端经两条相互垂直的轴的交点插入试验模型内；两条相互垂直的轴的末端与四个可充气的环形轮胎连接后，固定在上底板、下底板及悬臂所架设的空间内；可充气的环形轮胎位于悬臂内侧，并在轮胎充气后与悬臂内侧接触；轮胎气压监测控制系统与可充气的环形轮胎连接。本发明可连续精准地改变模型的刚度，且刚度调节方便、结构简单。

摘要： 本发明涉及空气动力学模型技术领域，公开了一种柔性光伏支架气弹模型及其制作方法，气弹模型包括光伏组件、边立柱、侧立柱、边梁、横向拉索、下弦索、纵向稳定索、三角撑和V撑，所有构件的位置关系与柔性光伏支架原型的各构件一致，制作方法包括步骤一：获取气弹模型的张力缩尺比和几何缩尺比，张力缩尺比用于气弹模型模拟柔性光伏支架原型的结构频率；步骤二：基于几何缩尺比完成气弹模型的制作，气弹模型的柔性构件按照张力缩尺比进行制作；本发明的一种柔性光伏支架气弹模型及其制作方法，能够制作得到与柔性光伏支架动力特性相似的缩尺模型，能够获取有效的风洞试验测试数据，制作简单，可操作性强，在气弹模型风洞试验中具有实用性。

摘要： 本实用新型属于风工程中空气动力学风洞试验领域，为一种基于气刚度的气弹模型试验装置，包括试验模型、固定装置、两条相互垂直的轴、四个可充气的环形轮胎和轮胎气压监测控制系统；固定装置包括底板、悬臂和连接杆，悬臂设有至少四根，悬臂固定连接在上底板与下底板之间，连接杆的一端固定在下底板上，另外一端经两条相互垂直的轴的交点插入试验模型内；两条相互垂直的轴的末端与四个可充气的环形轮胎连接后，固定在上底板、下底板及悬臂所架设的空间内；可充气的环形轮胎位于悬臂内侧，并在轮胎充气后与悬臂内侧接触；轮胎气压监测控制系统与可充气的环形轮胎连接。本实用新型可连续精准地改变模型的刚度，且刚度调节方便、结构简单。