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两类新型石膏模壳空腹楼盖模态分析

更新时间:2009-03-28

0 引言

空腹楼盖在生产时用磷石膏空腔膜壳内置于楼盖内部,混凝土浇注完成后空腔膜壳与混凝土合为一体,形成磷石膏空腔模空腹楼盖[1]。空腹楼盖不仅具有良好的力学性能[2]和保温性能,而且结楼盖平整具有较好的装饰性。随着空腹楼盖的推广,越来越多的学者不断提出新型空腹楼盖结构形式,而目前对空腹楼盖的研究分析主要停留在静力分析[3]层面,对于空腹楼盖的动力特性还有待研究。

文献[4]在拓扑分析[5]结果基础上,提出了两类便于施工、受力合理的新型空腹楼盖结构形式。两类空腹楼盖的具体尺寸及构造如图1所示,两类楼盖的差异在于内部的空腔布置形式不同。空腹板架式空腹楼盖内部剪力健分布均匀,能够较好的协调空腹楼盖的上下两层板,9区格式空腹楼盖内部肋梁布置连续,内部形成较大的空腔,在施工上便于操作。由于两类空腹楼盖空心率都在50%以上,尤其是9区格式无梁楼盖内部形成了较大的空心区域,故需分析两类无梁楼盖的振动特性。

模态分析用于确定建筑构件的振动特性,即结构的固有频率和振型,它们是建筑结构承受动态荷载设计中的重要参数。结构固有振动特性只与结构的质量和刚度分布相关,因此又称为自振特性。结构自振特性是结构所固有的重要力学性能,直接影响结构在动荷载下的内力分布与变形差异,同时又可用来衡量一个结构的质量分布与刚度分布是否匹配、刚度是否合理。此外,精确地计算结构的自振频率,可以有效避免结构在动荷载下发生共振。

  

图1 结构平面图Fig.1 Structure plans

1 模态分析基本原理

结构整体分析的动力平衡方程为:

 

(1)

其中:[M]为质量矩阵;[C]为阻尼矩阵;[K]为刚度矩阵为节点加速度矢量为节点速度矢量;{u}为节点位移矢量。

根据前面理论可知结构自由振动频率只与结构自身刚度和质量分布有关,由于模型仅为一块空腹楼板,故只提取前10阶模态。在ANSYS里面采用Block lanczos法求得两类空腹楼盖的前10阶自振频率(表1),两类空腹楼盖的前10阶自振频率和阶数的关系如图2所示。

 

(2)

对线性系统条件下,式(2)的解的形式为:

{u}={φ}icoswit

(3)

其中:{φ}i为第i阶模态对应的振型特征向量;wi为第i阶模态的固有频率;t为时间。

[1]These changes will be applauded.(Goossens 1990:329)

把式(3)代入(2)得:

([K]-w2[M]){φ}i=0

那一次,宁军和胡人恶战在即,晚上,秀容月明骑着马和他出去巡视,走着走着,秀容月明指着前面一座山头,说,今晚月色真好,我们到山上去瞧瞧,那里月亮更大更亮!

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(4)

参考文献【REFERENCES】

det|[K]-w2[M]|=0

(2)为什么称f(x)为密度函数呢?物理中,一根不均匀的细棒已知线密度如何求其质量?单位长度的铁棒质量与密度有什么关系?学生对这一问题非常熟悉,当然是密度越大,质量越大。那么概率密度也具有这样的特点,密度越大,概率越大。因此区间长度一定,f(x)取值越大,则随机变量的取值落在该区间的概率值越大。通过引导学生将概率密度和物理中的密度相类比,来理解密度函数的意义。

(5)

从式(5)可解出方程n个特征根ωi(i=1,2,…n),由于结构刚度矩阵[K]为正定矩阵,所以特征方程无重根,另外特征方程(4)有n个线性无关且关于质量矩阵正交的特征向量,特征值和特征向量的物理意义即为结构体系的振动频率和各阶振型。

ANSYS采用下式计算输出的固有频率(fi的单位为Hz):

 

(6)

2 模型建立

对两类空腹楼盖模态分析主要是观察不同的空腔布置对楼板振动特性的影响,故在建立模型时只按照图1建立空腹楼板,而不建立柱子等构件,以免由于整体振动影响楼板局部振动的观察。以下为ANSYS有限元分析[6]的具体操作步骤:

XIE Q,HUANG Y,WANG J W,et al.A continuous analysis on phosphorus gypsum evacuated mould floor without beam[J].Guizhou Science,2012,30(5):54-60.

2)材料属性定义,混凝土密度取2500 kg/m3,弹性模量Ec=3.0×107 kN/m2,泊松比μc=0.2。

3)按图1尺寸建立几何模型。

4)网格划分,控制划分单元最大尺寸为100 mm。

5)施加约束条件,对空腹楼板的四角指定为铰约束。

6)分析求解,在分析类型的时候需指定为模态分析,然后在模态分析选项里面设置模态提取的阶数。

妇产科腹腔镜由于二氧化碳气体和手术刺激导致了患者术后容易出现水、电解质失衡情况,引起胃肠功能紊乱[1-2]。腹腔镜手术具有密闭性的特点,患者术后容易出现胃肠蠕动缓慢情况[3-4]。腹腔镜手术是在密闭的盆腹腔内进行的治疗,术中使用二氧化碳建立气腹,因为麻醉和手术刺激导致了术后胃肠紊乱。胃肠蠕动恢复受到多方面的影响,通过合理的护理能够让患者术后腹胀情况得到改善,术后尽早让患者排气,有助于胃肠道功能恢复。所以,临床中为了让患者的胃肠功能尽早的恢复,减轻患者的痛苦,临床中需要提供护理干预。此次就患者术后的护理干预情况进行研究分析。

根据自振频率分析结果,两类空腹楼盖的振动阶数为由低阶到高阶变化的过程,对应的频率由小变大。由力学知识可知,结构自振频率越小则刚度越弱,结构自频率越大则刚度越大。主振型发生在结构刚度最小的方向,高阶振型发生概率很低且模态较为复杂,故本文仅列出两类空腹楼板前5阶振型(表2)。

3 分析结果

上式是结构动力学有限元分析的基础,谐响应分析、谱分析和瞬态动力学都得用到上式进行分析。在无阻尼模态分析中,假设结构没有阻尼和外力作用,则式(1)变为:

 

1 两种楼盖结构的自振频率对比表

 

Tab.1 Comparison of natural frequency of the two kinds of floor structure

  

阶 数空腹板架式/Hz9区格式/Hz1阶6.2626.3052阶12.10712.1513阶12.11012.1984阶14.24913.9365阶26.08926.6006阶26.20427.3007阶28.64327.8748阶30.85329.0819阶35.21834.40310阶36.40634.864

  

图2 两类楼盖结构的前10阶频率分布图Fig.2 Distribution of the first 10 steps of natural frequency of the two kinds of floor structure

7)结果后处理,观察振动模态和提取频率。

根据对两类空腹楼盖模态分析可知:

 

2 两类空腹楼盖前5阶振型图

 

Tab.2 Vibration mode of the first 5 steps of the two kinds of floor structure

  

阶数空腹板架式无梁楼盖9区格式无梁楼盖说 明1两类楼盖的1阶振型均为楼板平面外的上下振动。频率相近。2两类楼盖的2阶振型均为,楼板相对两边振动方向相反(一边向上,另一边向下),频率相近。3两类楼盖的3阶振型与2阶振型相似,楼板另相对两边振动方向相反(一边向上,另一边向下),频率相近。4两类楼盖的4阶振型均为,楼板四边同时振动,相对两边振动方向相同相邻两边振动方向相反(两边向上,两边向下),频率相近。5两类楼盖的5阶振型大体上相同,为反对称式振动,一半楼板向上,一半楼板向下。在四个角落处略有不同,频率相近。

4 结论

根据以上分析,研发团队研发了直线电机预警子系统的数据预处理模块,为后续的大数据综合分析提供了高质量的分析数据。

1)空腹板架式空腹楼盖和9区格式空腹楼盖结构前10阶频率均存在频率跳跃,两类楼盖频率跳跃均发生在第一阶和第二阶、第四阶和第五阶。根据自振频率跳跃可知,两类楼盖模态变化次序相同,可见内部剪力健和剪力梁的不同布置没有影响到模态的次序变化。

2)从频率分布图可以看出两种楼盖结构的每一阶频率都很相近。说明两类空腹楼盖各阶振型对应的楼盖刚度相近,进一步说明两类空腹楼盖内部剪力健或键力梁的不同布置未造成较大的刚度差异。

3)两类空腹楼盖前5阶振型大体上相同,说明空腹板内部剪力健和键力梁不同布置对楼盖模态影响不大,同时也说明了9区格板的合理性。两种新型楼盖的1阶振型都是楼板整体的上下振动,且1阶振型的振动频率明显小于其他阶的频率,说明了楼板平面外振动是楼板刚度最弱的方向。

当结构自由振动时,各节点振幅{φ}i不可能都为0,因此式(4)中系数行列式为零:

[1] 肖良锦,曹磊芳,高朋朋.石膏空腔模填充混凝土空心楼盖研制及应用[J].四川建筑科学研究,2011,37(1):184-187.

XIAO L J,CAO L F,GAO P P.Design and application on the gypsum embedded filler cast-in-situ concrete hollow floor[J].Sichuan Building Science,2011,37(1):184-187.

[2] 谢钦,黄勇,王佳炜,等.磷石膏空腔模无梁楼盖的连续化分析[J].贵州科学,2012,30(5):54-60.

1)单元选取,选Solid65单元作为空腹楼盖的分析单元,Solid65是一种3D的8节点单元,主要用于模拟混凝土、岩石等抗压承载力远大于抗拉承载力的材料。

[3] 段莉,黄勇.石膏模-混凝土组合空腹楼盖用磷石膏力学特性研究[J].贵州大学学报:自然科学版,2012,32(5):112-117.

呼吸困难是急性期中重度COPD患者常见的临床症状,是患者病情复发住院的主要诱发因素之一[5]。而肺康复治疗的主要观察指标是患者的呼吸困难症状是否获得有效改善[6]。通过呼吸及功能锻炼能较快经鼻深吸气,且能让肋间外肌、膈肌等吸气肌参与到整个吸气过程中,使进入肺中的气量尽可能多,能有效防止气道过早的陷闭,吸气后再缓慢地缩唇呼气,延长呼气时间,以减少呼气末期肺内潴留的二氧化碳含量,利于气体交换,从而有效改善患者呼吸困难症状[7]。

其次,课程设置不尽合理。当前高校旅游专业的培养模式和课程体系,不能够完全适应市场的需求,专业课程设置脱离实际,普遍重理论轻实践,缺乏实际操作技能和行业管理经验,各院校于业界之间缺乏足够的交流,比如,高档酒店需要英语流利、听说能力强的就业者,但现实中很大一部分学生达不到此标准。还有,教学设施设备条件不足等情况都或多或少的存在,与需求错位现象非常严重,这就很难培养出来具有创新意识、创业能力的特色旅游人才。

[4] 曹文泽,黄勇.基于石膏空腔模的两类新型无梁楼盖静力分析研究[J].贵州科学,2016,34(1):69-74.

CAO W Z,HUANG Y.Analysis and research of two kinds of new gypsum embedded filler cast-in-place concrete hollow floor[J].Guizhou Science,2016,34(1):69-74.

因此对于钩虫性十二指肠炎综合征患者的诊断,依赖检查者对本病的认识和经验,要避免误诊、漏诊机率,提高诊断率,还需要进行多方面综合判断。患者就诊时要仔细询问病人病史,尤其是来自农村的患者,要仔细询问其是否有长期田间劳作史,皮肤有无与粪便及疫水接触史,这都是诊断钩虫病的重要方面。另外,诊断钩虫病的简单方法是予患者多次粪涂片检查求证,进一步提高诊断率[16-17]。

[5] 胡松,黄勇,陈波,等.基于石膏空腔模的无梁楼盖的拓扑优化及拓扑结构的静力特性研究[J].空间结构,2015,20(4):77-87.

HU S,HUANG Y,CHEN B,et al.Topology optimization and static characteristic of gypsum embedded filler cast-in-place concrete hollow floor[J] ,Spatial Structures,2015,20(4):77-87.

③对汉江中下游生态影响问题的重视还不够。尽管中央全额投资建设四项治理工程,但四项治理工程中除兴隆水利枢纽在实现壅高水位、提高灌溉能力的同时,兼顾发电,有一定的发电效益,基本能够满足本枢纽自身的运行费用外,其余三项工程都是公益性工程,特别是引江济汉工程和闸站改造工程,不仅运行费用数额较大,而且是长期性的并伴随着时间的推移和物价的上涨将不断增加。随着汉江中下游治理工程建设的全面展开和快速推进,竣工运行已为期不远,而治理工程的运行费尚未落实。

[6] 李义强,彭正中,王新敏.基于ANSYS的钢筋混凝土简支梁极限承载力分析[J].石家庄铁道学院学报,2006,19(1):15-18.

据介绍,该生产线以可快速再生的农作物秸秆为主要原料,应用真空纤维分离技术,剥离植物茎秆的强力韧性纤维,结合黏合剂加工而成秸秆人造板材。这种禾香板材不含甲醛、表面光滑、可锯可刨,根据不同用途要求,能直接进行贴面或油漆,在强度、弹性、膨胀率、握钉力等性能上均优于相似的木质板材,深受亚丹、欧派等国内一线家居企业的青睐。

 
曹文泽
《贵州科学》 2018年第02期
《贵州科学》2018年第02期文献

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