本书在对振源及结构相互作用机理探讨的基础上，通过理论分析、数值模拟和实验等手段，阐述了水电站机组轴系统在多振源耦合作用下的多维振动特性、机组与厂房耦合振动特性等，论述了目前水电站机组与厂房耦合振动理论前沿和工程应用成果。主要内容包括电磁与水力振源耦合作用下机组轴系统振动特性、水电机组轴系统多维耦合振动分析、水电站机组与厂房耦合振动及荷载施加方法研究、水电站机组与厂房振动测试和参数识别以及水电站厂房地震响应分析等。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 水电站机组与厂房耦合振动研究背景及意义 1
1.2 水电站机组与厂房振动研究发展及现状 6
1.2.1 水电站机组振动研究发展及现状 6
1.2.2 水电站厂房振动研究发展及现状 11
1.2.3 水电站厂房抗震研究现状 13
1.3 本书主要内容 16
参考文献 18
第2章 电磁与水力振源耦合作用下机组轴系统振动特性 26
2.1 考虑电磁刚度的机组轴系统振动分析 28
2.1.1 电磁刚度及系统运动微分方程 28
2.1.2 运动微分方程无量纲化 31
2.1.3 系统稳定性判别 33
2.1.4 数值算例与分析 35
2.2 电磁与水力振源耦合作用下机组轴系统弯振特性 37
2.2.1 线性密封刚度 37
2.2.2 非线性密封刚度 38
2.2.3 导轴承刚度 39
2.2.4 数值算例与分析 40
2.3 电磁与水力振源耦合作用下机组轴系统扭振特性 46
2.3.1 扭转电磁刚度及扭振模型 47
2.3.2 数值算例与分析 49
2.4 本章小结 54
参考文献 55
第3章 水电机组轴系统多维耦合振动分析 56
3.1 水电机组轴系统横纵耦合振动分析 56
3.1.1 导轴承动力特性的计算 56
3.1.2 推力轴承动力特性的计算 58
3.1.3 导轴承和推力轴承动力特性系数的非线性 62
3.1.4 数值算例与分析 64
3.2 水电机组轴系统弯扭耦合振动分析 69
3.2.1 轴系统弯扭耦合运动微分方程 70
3.2.2 轴承支承条件的影响 72
3.2.3 轴承集中刚度和阻尼的影响 73
3.2.4 陀螺力矩的影响 79
3.2.5 转子转动惯量的影响 80
3.2.6 电磁刚度的影响 82
3.3 水电机组轴系统转子碰摩弯扭耦合振动分析 89
3.3.1 转子碰摩弯扭耦合振动模型 90
3.3.2 数值算例与分析 92
3.4 本章小结 100
参考文献 100
第4章 水电站机组与厂房耦合振动及荷载施加方法研究 102
4.1 水电站机组与厂房耦合振动特性 103
4.1.1 机组动荷载特性 103
4.1.2 计算模型及方法 105
4.1.3 耦合振动特性分析 107
4.1.4 考虑厂房耦合作用的轴系统自振特性 108
4.2 机组动荷载施加方法研究 110
4.2.1 机组径向动荷载施加方法 110
4.2.2 机组竖向动荷载施加方法 115
4.3 机组脉动压力施加方法研究 122
4.3.1 脉动压力的CFD 模拟计算 122
4.3.2 脉动压力的简化施加方法 131
4.3.3 脉动压力的精细施加方法 134
4.4 本章小结 139
参考文献 140
第5章 水电站机组与厂房振动测试及参数识别 142
5.1 测试方案与系统 142
5.2 数据分析及振动评价 147
5.2.1 机组及厂房结构振动评价标准 147
5.2.2 机组振动分析 149
5.2.3 厂房振动及与机组振动关系分析 151
5.2.4 水力振动传递规律分析 152
5.2.5 机组与厂房结构的振源分析 153
5.3 厂房结构有限元数值反馈计算 156
5.3.1 机墩刚度复核 156
5.3.2 机墩振幅计算 156
5.3.3 水力脉动响应计算 157
5.4 机组轴系统动参数识别 158
5.4.1 机组轴系统模态参数识别 160
5.4.2 机组轴系统轴承油膜动力特性系数识别 168
5.5 机组轴系统竖向动荷载识别 171
5.5.1 基于正交多项式分解的动荷载识别方法 172
5.5.2 方法改进及算例验证 174
5.5.3 机组轴系统竖向动荷载识别 177
5.6 厂房结构振动响应预测 180
5.6.1 萤火虫算法及其改进 180
5.6.2 基于改进萤火虫算法优化的BP神经网络 184
5.6.3 厂房结构振动响应预测 186
5.7 本章小结 188
参考文献 189
第6章 水电站厂房地震响应分析 191
6.1 瑞利阻尼系数确定方法研究 192
6.1.1 三维动力有限元模型 194
6.1.2 瑞利阻尼系数确定方法 196
6.1.3 各方法厂房地震动响应对比分析 198
6.2 基于无限元边界的地震动输入方法研究 205
6.2.1 无限元动力边界原理 207
6.2.2 无限元边界地震动输入方法 209
6.2.3 算例验证 213
6.3 基于混凝土损伤塑性的厂房地震响应分析 216
6.3.1 混凝土损伤塑性本构 216
6.3.2 动力计算模型与地震动时程 221
6.3.3 厂房地震动响应特性及规律 224
6.4 本章小结 233
参考文献 234
第7章总结与展望 237
7.1 研究内容与主要结论 237
7.2 展望 238
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