等效空间离散网格振动弹性模型制作方法技术

本发明专利技术属于结构振动工程领域，尤其涉及一种提高空间连续壳体结构等效振动弹性模型制作方法，其步骤包括冷却塔塔筒壳体单元精细化建模，简化冷却塔壳单元模型，计算空间梁单元建模以及简化子午向梁格单元采用通长等厚度构件，拼装过程中的大量纵横连接点采用焊接连接方式，引入了刚度折算因子，在模型设计时，通过预加工模型实测动力特性值简历刚度损耗关系，在模型设计过程中采用相应的刚度修正办法，以冷却塔壳单元建模动力特性结果为依据，取前6～8阶模态为模拟目标，迭代计算并调整变量取值以获得较好的模拟效果，本发明专利技术避免了传统物理试验模型两类刚度不协调的问题，极大地提高了空间连续壳结构试验分析精度，且实用性强。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于结构振动工程领域，尤其涉及一种提高空间连续壳体结构等效振动弹性模型制作方法。 采用等效空间离散网格制作方法的空间连续壳体结构的等效振动弹性模型，在结构振动试验中更能真实地模拟连续壳筒体结构动力特性，可直接测量结构在强风和地震等随即载荷激励下的位移和加速度响应。该模型的设计有效地解决了传统连续介质模型轴向刚度与弯扭刚度缩尺比模拟不协调的问题，并在适当改变气动外形粗糙度基础上，能近似的模拟塔筒高雷诺数下的风压绕流特性。目前在国内国际上虽然有各类空间柔性结构等效振动弹性模型，却没有发现与本专利技术类似的设计模型。本专利技术的目的在于提供一种等效空间离散网格制作方法的空间连续壳体结构气弹模型，解决了传统空间连续壳体模型轴向刚度与弯扭刚度缩尺比模拟不协调的问题。为了实现上述目的，现设计一种连续壳体结构缩尺振动物理模型制作方法，包括一种超大型双曲面冷却塔，其特征在于所述的双曲面塔缩尺气弹模型制作方法如下a.冷却塔塔筒壳体单元精细化建模，所述的塔高为177. 146m，塔顶外半径为 41. 130m，喉部中面半径39. 108m，进风口中面半径67. 347m，最大厚度I. 400m，所述的缩尺气弹模型的午向壳单元数目初步定为M = 132，N = 144 ；b.由动力特性等效原则,简化冷却塔壳单元模型,取m = 13, η = 36 ；c.空间梁单元建模，子午向梁单元数目为m，环向梁单元数目为η，最大可调节单元数目为2(2m+l)n = 1944，考虑到冷却塔结构的环向对称性，简化子午向厚度和宽度变量W(i = 1，m)，环向厚度和宽度变量Dcir，w,cir,■ (j = I, m+l),变量数目缩减为为Dve 4m+2 = 54 ； d.考虑模型方便加工性能，子午向梁格单元采用通长等厚度构件，Draii简化为单一变量Xtl,由冷却塔筒体抗弯刚度和轴向刚度缩尺要求，计算筒体不同高度单位尺寸抗弯和轴向缩尺刚度常量矩阵Cbmdingii, Caxial, i (i = 1，m)，假设冷却塔模型构件尺寸与缩尺刚度满足线性组合条件权利要求1.一种连续壳体结构缩尺振动物理模型制作方法，其特征在于所述的双曲面塔缩尺气弹模型制作方法如下a.冷却塔塔筒壳体单元精细化建模，所述的塔高为177.146m，塔顶外半径为41. 130m, 喉部中面半径39. 108m，进风口中面半径67. 347m，最大厚度I. 400m，所述的缩尺气弹模型的午向壳单元数目初步定为M = 132, N = 144 ；b.由动力特性等效原则，简化冷却塔壳单元模型，取m= 13, η = 36 ；c.空间梁单元建模，子午向梁单元数目为m，环向梁单元数目为n，最大可调节单元数目为2(2m+l)n = 1944，考虑到冷却塔结构的环向对称性，简化子午向厚度和宽度变量为 Dverji, Wwerji (i = 1，m)，环向厚度和宽度变量Dc^j, W&Jj = l，m+l)，变量数目缩减为4m+2 =54 ；d.考虑模型方便加工性能，子午向梁格单元采用通长等厚度构件，Draii简化为单一变量Xci，由冷却塔筒体抗弯刚度和轴向刚度缩尺要求，计算筒体不同高度单位尺寸抗弯和轴向缩尺刚度常量矩阵Cbmdingii, Caxial, i (i = 1，m)，假设冷却塔模型构件尺寸与缩尺刚度满足线性组合条件2.如权利要求I所述的一种连续壳体结构缩尺振动物理模型制作方法，其特征在于所述的气弹模型梁格单元材料构件可为镀锌薄钢板片，标准型材厚度为O. Imm增量，厚度为O.I I. 0mm，宽度方向采用线切割方式，加工尺寸精度为0.01mm。3.如权利要求I所述的一种连续壳体结构缩尺振动物理模型制作方法，其特征在于所述的冷却塔气弹模型除了满足弹性刚度和几何外形的相似性要求之外，冷却塔气弹模型还需要对结构的质量系统进行严格的模拟，以确保结构动力特性的相似性。4.如权利要求I所述的一种连续壳体结构缩尺振动物理模型制作方法，其特征在于所述的冷却塔模型钢骨架根据冷却塔质量系统相似性比的要求，扣除钢骨架和外衣所提供的实际质量，采用螺栓对称固定在冷却塔模型的内壁。5.一种连续壳体结构缩尺振动物理模型，包括环基、人字柱、连续壳塔筒、刚性环、塔顶，其特征在于所述的塔顶设有刚性环，所述的连续壳塔筒为空间纵横垂直交叉桁梁网状结构，连续壳塔筒底部设有环基，环基通过若干个人字柱与柱底连接。6.如权利要求5所述的一种连续壳体结构缩尺振动物理模型，其特征在于所述的连续壳塔筒采用空间梁格网格划分，环向和子午向均采用有限个离散单元。7.如权利要求5所述的一种连续壳体结构缩尺振动物理模型，其特征在于所述连续壳 ,塔筒的局部由一定宽度的钢条垂直交叉连接成网状结构。8.如权利要求5所述的一种连续壳体结构缩尺振动物理模型，其特征在于所述的双曲薄壳冷却塔物理试验模型缩尺比范围为I : 600至I : 20。9.如权利要求5所述的一种连续壳体结构缩尺振动物理模型，其特征在于所述的双曲薄壳冷却塔物理试验模型内设有若干个质量块，所述的质量块采用螺栓对称固定在双曲薄壳冷却塔物理试验模型内壁。10.如权利要求5所述的一种连续壳体结构缩尺振动物理模型，其特征在于所述的连续壳塔筒外表面设有外部蒙皮，所述的蒙皮采用弹性轻质或具有特定结构构造要求材料制成。全文摘要本专利技术属于结构振动工程领域，尤其涉及一种提高空间连续壳体结构等效振动弹性模型制作方法，其步骤包括冷却塔塔筒壳体单元精细化建模，简化冷却塔壳单元模型，计算空间梁单元建模以及简化子午向梁格单元采用通长等厚度构件，拼装过程中的大量纵横连接点采用焊接连接方式，引入了刚度折算因子，在模型设计时，通过预加工模型实测动力特性值简历刚度损耗关系，在模型设计过程中采用相应的刚度修正办法，以冷却塔壳单元建模动力特性结果为依据，取前6～8阶模态为模拟目标，迭代计算并调整变量取值以获得较好的模拟效果，本专利技术避免了传统物理试验模型两类刚度不协调的问题，极大地提高了空间连续壳结构试验分析精度，且实用性强。文档编号G06F17/50GK102607292SQ20121002604公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月7日 优先权日2012年2月7日专利技术者葛耀君, 赵林 申请人:葛耀君, 赵林本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵林，葛耀君，
申请(专利权)人：赵林，葛耀君，
类型：发明
国别省市：