直立塔设备自振周期的计算
在计算塔设备的风载荷和地震载荷时，首先要计算设备的自振周期。一分钟记住前三阶振型图
审核人考试的时候，老师考察的角度有很多方面，其中要求设计人员画图展示也有很多
比如有的老师喜欢让人画卧式容器支座剪力弯矩图；
有的要求画高压筒体三向应力图；
有的要求画出高压密封的简图；
其中有个老师出的题目是，画出塔器的前三阶振型。
其实图很简单，不过猛然一问，还真不容易想起来。
那么如何记忆前三阶振型曲线图，而永远不忘呢？
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafRxOBCtzibyZLc4YRiaoib5H9MzdD1OBLXk9DPeB9Dpmv80IGLVmG7Tnmg/640?wx_fmt=png其实很简单：
设定垂直方向为Y轴
一阶曲线与Y轴一个交点
二阶曲线与Y轴两个交点
三阶曲线与Y轴三个交点
几阶就几个交点
是不是记住了？
自振周期计算难点
自振周期的计算是动力计算的一个重要环节，它直接影响动力计算结果的精度。自振周期的计算方法有很多，如解析法，集中质量法，广义坐标法及有限元法。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mj1yXPO1smWHCOLUw0PgeoaiberE5f6PqDVLmiciaLpD3nEc9hl2VzC7UniazBhNeicgxF5JtoLgWRW0A/640?wx_fmt=png
塔的自振周期的计算实际上是非常复杂的，特别是变径塔的自振周期计算。虽然公式看上去很简（FU）单（ZA），如果要手算，考虑到塔器计算属于校核计算，是试算出来的。其中各段的质量，惯性矩等计算量是非常大的。修改其中一个数据，就得重新来过。如果不用程序计算，手算要疯掉的。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafEXaHACVHBKlTWxaIdEdTbx20xOLFf0iakTV1EgaqjYtKeHRI2VClH4Q/640?wx_fmt=png经常听见有人说，风载荷的计算很简单。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafnL5wSsgZloX5oib6otiaDdUyI2yH83Y4fAMibReA6FINAkcaFMrgLWopA/640?wx_fmt=png
按照规范的一个公式计算就行了。
事实真的如此吗，其中K21的计算就涉及到脉动风的影响
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBraffSibpvnH0cB67Rr1fWlRTezls7QibfAELRoXiaicsic4ypq78sib3icKN2ciaw/640?wx_fmt=png脉动风又牵涉到脉动增大系数，脉动又随时让你脉动回来，脉动又和自振周期有关。
风载荷计算繁琐主要是计算自振周期比较繁琐。
这就是为什么，当需要手动计算塔的时候感觉吃力的地方。所以如果需要手算，最好就是利用已有的商业软件，自动计算自振周期。比如SW6计算自振周期。
带导向的细长塔设计的通用方法
有限元计算等截面塔自振周期
那么规范公式的自振周期计算数值和有限元数值能够吻合吗？如何用有限元法计算自振周期呢？
找到一篇论文：
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafjMgCiaglkUXxbslWiaBPicS9NCicsztYfoJibxZ9ImRyPp9qvkTHajIytZw/640?wx_fmt=png选择这篇论文是因为，作者很实诚，将计算经过都写的非常详细，那么可以利用作者的数据，直接进行检验。
理论解：
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafTATMgYPAdvLUrlGdu46DITjhmGM7Q7Qyr5qQzXJdLgMdEkvK8gyzMA/640?wx_fmt=png有限元建模：
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafCFWtvuoxeOyEIS7MeU1Ns00FJibReia0jUIOa6KXGVvd3gv7gNIauTNQ/640?wx_fmt=pnghttps://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafS9590P1Sdiaicw6tNwPxffnAoAzLjEwFicibeKfZwqJ75duF72ntt7iaPzg/640?wx_fmt=png这么详细的数据，作为自振周期的计算案例再合适不过。
根据作者的描述建立模型，施加约束，求解；
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafqY82NT2Mjk1AibNNrre9WXe0eibjPXJI2PMHfE6icjHNmruPxzNNoib2qA/640?wx_fmt=png由于结构对称，在ansys中一阶在XOY面，二阶是ZOY面，两阶固有频率值是一样的，在平面振动中，可以算作一阶。
求解的结果，前三阶自振频率结果为0.263,1.6241，4.4664，其结果和论文的分析结果完全一致。
有限元计算变厚度等径塔自振周期
论文还给出了变厚度的等径塔的理论解和分析解对比。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafdT5ic4yMzpTWUDOL7g1Eic1PpkdCv5q9zlCr3ibrgQ0jowszES3f3jatw/640?wx_fmt=png由于数据详细，所以也可以很方便的重现作者的结果。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafNKXZDcs93hb46iaVcyIUhaYTG7lZCdHnz3OeNoKOsSzaFE1T8QVA5IQ/640?wx_fmt=png计算得到的结果为：
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafd84EnJytKjsIyedgQtdPFhuM1SUqU3lNRDYXna4t8IE5zIb0fUcjCg/640?wx_fmt=png前三阶结果为0.40706， 2.3034， 6.1558。
对比论文结果：
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafOPvbRmzmgJEAt7FjET8VINWYGDyW8viaHQtwcRq2OdubIT1IJIdEGgw/640?wx_fmt=png其中论文中第一阶结果f1可能少写了个0，第二第三阶结果完全吻合。
实体单元计算等截面塔自振周期
用实体模型再做一遍，采用solid186单元，建模等壁厚的塔，求解其自振频率。
一阶结果如下图：
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBraf6RfubtBFicdtPHXQNJwianxzBib4XInlObN7vYXEx61ERQLfRcGvjYnlw/640?wx_fmt=png二阶结果如下图：https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafmKgcMia4USb9ur8rS1Ebib4NRgoHAicEwnbS6NOEv8cowDPHLfYNUOvbA/640?wx_fmt=png三阶结果如下图：https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafz4qV08bw5GHGnzSk3U8ibnZaV3ibBaWkzuXJDfg6IyjjfEPiaDSGpCU6g/640?wx_fmt=pngsolid186和pipe单元的对比：
单元pipe16solide186差值
1阶0.262260.262180.03%
2阶1.625561.62410.09%
3阶4.475714.46640.21%
结果非常接近。
自振周期对于风载荷的影响
在上篇文章中提到：https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafxXmLibL7dKz5E8GpmcdlFIvGTtmib9FNcpeRgFbJJpHNib4Q10bd9Eadg/640?wx_fmt=png其23%的值来自于铁摩辛柯《工程中的振动问题》，简支梁和悬臂梁的自振周期均有公式计算。我们对上面的模型设置简支梁边界条件，其中一阶自振频率为1.14Hz。由于自振周期为自振频率的倒数。所以简支梁的自振周期/悬臂梁自振周期=0.262/1.14=22.98%，和理论值是完全吻合的。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafKayLY4bQw25xra6ZJMfzugNq43lTCTT3rXwvtBm5Uh8PIcUjYILnfQ/640?wx_fmt=png对于风载荷来说，自振周期减少，意味着脉动增大系数降低，风载荷的推力降低，对于高塔来说是非常有益的。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBrafKB9uwSpia5uD2jztl1FwIDTaQal1J9juSSWv1OxdtY9Sv8c6Xa1bZ3Q/640?wx_fmt=png当自振周期减少时，临界风速提升（比如简支提升4.37倍。），设备更不容易发生共振，这也是为什么细长塔加了导向后，设备更安全的原因之一。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2kTAJCfK7WD4FdfblZXBraf9Ltcp5FbJwZgJfbCJsyxtZVeCWfb9FLOY9wibSSDibS05JM0PXIgWBSw/640?wx_fmt=png
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/DVnwQibl2L2lgrxQ9ywn9tj0kyUTlVArZOquq7PRQrTWuz6u4bGwaTJzM6ufYrEybQqXXibeFsg6ljYpLNLmvCHw/640?wx_fmt=jpeg
文章来源:https://mp.weixin.qq.com/s/e-aY8FNMZcNDB1_oO0jUNQ 推!!!
學習學習
页:
[1]