带TMD结构随机地震响应分析的复模态法

本文对多自由度带TMD结构的随机地震响应问题进行了系统研究。首先将结构简化成多层剪切型模型。然后建立运动方程，根据结构的振动反应以第一振型为主，将结构按第一振型展开，针对所得方程为非经典阻尼，非对称质量和非对称刚度情况，运用复模态理论进行解耦，获得了以第一振型表示的结构地震响应的解析解，对单自由度体系，此解即为结构响应的精确解，从而建立了两自由度体系在任意非经典阻尼，非对称质量和刚度情况下随机地震响应解析解分析的一般方法。本文方法也可用于基础隔震结构和无损伤“加层减震”加固结构的随机地震响应分析与优化设计。     

连接方式对非对称双塔连体结构动力可靠度影响

针对非对称双塔连体结构受力特点和地震地面加速度在强震阶段内的大致平稳性,采用串并联质点系层模型建立了5种连接方式下连体结构计算模型,将状态空间分析法、Bouc-Wen模型等效线性化与虚拟激励法相结合,求解不同连接方式下连体结构的平稳随机响应;利用获得的随机响应并结合动力可靠度理论详细讨论了小震、大震下高层连体结构的动力可靠度以及不同连接方式对结构在大、小地震功率谱作用下连体结构动力可靠度的变化规律,采用Monte Carlo方法对所给模型进行了验证计算。研究结果表明：耗能柔性连接方式在小震下对提高连体结构动力可靠度效果较明显;大震下连接方式对塔楼的可靠度影响不明显,但对连体可靠度影响较大;当采用非耗能连接方式连接时,随连体与塔楼连接方式增强对毗邻塔楼可靠度影响显著,分析了结果产生的原因,为实际工程应用和研究提供一些参考。     

渡槽结构考虑流固耦合的横向地震响应研究

渡槽结构是一种薄壁杆件结构,有其自身特点,依据符拉索夫(Volasov)及豪斯纳尔(Housner)理论建立考虑槽内水体流固耦合的渡槽薄壁结构空间地震响应分析模型,该模型综合考虑了渡槽横向、竖向、纵向、自由扭转、约束扭转变形以及槽内水体对槽身的流-固相互作用等。由能量原理推导给出了渡槽薄壁梁段单元刚度矩阵及质量矩阵,建立了渡槽结构无水空载及槽内有水时横向地震响应计算方程。利用该模型对某单墩渡槽进行了多工况地震时程响应计算,经与解析解比较,证明模型的正确性,同时说明在地震荷载作用下,渡槽在无水空载及设计水位时的横向位移有所变化。模型计算简单易行,是考虑槽内水体流固耦合作用的渡槽薄壁结构实用的地震响应分析模型。     

基础隔震结构基于Clough-Penzien谱随机地震响应分析的复模态法

对多自由度基础隔震结构基于Clough-Penzien谱随机地震响应问题进行了系统研究。首先建立了运动方程，然后用第一振型将上部结构展开，针对所得方程为非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度情况，用复模态法和扩阶法解耦，获得了以第一振型表示的结构随机地震响应的解析解，对单自由度隔震体系，此解即为结构响应的精确解，从而建立了两自由度体系在任意非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度情况下基于Clough—Penzien谱随机地震响应解析解分析的一般方法。该方法也可用于带TMD、TLD结构、无损伤“加层减震”加固结构的随机地震响应分析及其基于动力可靠性约束的优化设计。     

不同截面吊脚柱RC框架结构振动台试验研究

为研究山地吊脚RC框架结构的地震响应特征和抗震性能，设计并制作了一个1∶8缩尺的吊脚RC框架模型。通过振动台试验，对结构模型的破坏现象、动力特性、加速度反应、变形特征、楼层剪力和扭转效应进行了分析。结果表明：吊脚RC框架结构的吊脚层和第2层破坏明显不均匀，吊脚层破坏轻微，且坡顶短柱破坏较早，第2层柱底破坏严重，且破坏程度自坡底柱侧向坡顶柱侧递减，结构破坏主要位于吊脚层以上，最终表现为部分柱铰屈服破坏；激励水平大于罕遇地震时，吊脚层的加速度放大系数大于上部结构，楼层剪力的增大程度相对上部结构也更加显著，吊脚层变形不大，结构的最大层间位移角始终在3～4层；结构的最大层间扭转角随地震强度增加自第2层转移至吊脚层。     

高层建筑结构空间杆系—层模型在多维地震波作用下的时程分析：单,双？…

本文介绍了一个便于工程应用的高层建筑空间弹塑性时程分析程序ＨＢＦＡ。由于引入了考虑空间耦合作用的杆件弹塑性本构模型，故可以用三维杆系－层模型对包括钢结构在内的剪力墙中任意布置的复杂高层建筑弹性地震反应进行计算分析，现已对实际工程大连远洋大厦作了弹塑性进程分析，本文通过例题计算，对单，双向及扭转地震波输入结构的反应进行了比较，得到一些有益的结论，并建议建筑抗震设计规范对高 有增加结构的最大扭转角及层     

基于部分分层抽样的高墩桥梁随机地震响应分析EI北大核心CSCD

为了表征桥梁结构不确定性和随机参数相关性对桥梁结构抗震性能的影响,从概率角度对桥梁进行抗震性能分析,基于部分分层抽样原理建立了时-频非平稳地震作用下桥梁非线性随机地震响应分析方法。基于地震动演化功率谱,采用谱表示方法生成非平稳地震动样本,并采用基于正交函数的思想对谱表示方法中的随机变量进行模拟,通过两个基本随机变量表征地震动的不确定性;采用基于数论的部分分层抽样方法对地震动-结构随机变量抽样,从而对桥梁非线性随机地震响应进行模拟,减小桥梁随机地震响应分析中的抽样方差;以一座实际高墩连续刚构桥为数值算例,对其进行了非线性随机地震响应分析,详细研究了桥梁结构不确定性和随机参数相关性对其地震可靠度的影响。研究结果表明:随机地震作用下,桥梁随机地震响应是典型的零均值非平稳随机过程,从地震动开始到结束,桥梁结构地震响应概率密度曲线存在由窄边宽,再由宽变窄的演化过程;随机地震作用下,桥梁结构关键响应的平均峰值因子存在一定差异,其通常在1.8~2.2变化;桥梁结构不确定性和随机参数相关性对高墩桥梁地震响应极值分布和地震可靠度的影响较为显著,忽略桥梁结构的不确定性和随机参数相关性将高估桥梁结构的地震可靠度。     

铁路梁式桥弹塑性地震反应分析

本文通过数值计算与分析研究了铁路梁式桥延性地震响应的特性与规律，分析了地震激励，桥梁结构特性，以及支座连接刚度等因素对铁路梁式桥弹塑性地震响应的影响特点与规律，揭示了桥梁在强震作用下的破坏机理，总结了铁路梁式桥延悸地震响庆的特性和规律，为铁路实际抗震设计提供了具体的生地震响应计算与分析方法。     

布谷孜大桥地基与基础地震反应分析

本文对布谷孜大桥桩，土，上部结构的共同作用进行地震反应分析，对自由场体系在基岩处输入天津宁河波，分别按７，８，９度抗震设防，分析了各层土的地震响应，考虑桩，土，上部结构共同作用，采用二维和三维模型，分别按７，８，９度抗震设施，分析了桩，土，上部结构的地震响应，并对不同桩长及土体加固进行了计算与分析。     

巨子型有控结构体系中附加柱的连接方式

附加柱是巨子型有控结构体系（Mega-sub controlled structural system,即MSCSS）中的必要组成部分,附加柱的连接方式对MSCSS的动力特性有较大影响。结合概率密度演化理论及切球选点方法,通过对巨子型有控结构体系在结构参数及地震激励均为随机变量情况下进行附加柱应力响应计算,得到了附加柱应力响应的概率密度演化曲面,对不同附加柱与巨型梁连接方式下的附加柱应力进行了研究。结果表明,释放附加柱的水平约束,可以有效地降低附加柱应力响应的均值及标准差,整体提高巨子型有控结构体系的抗震能力;而附加柱应力概率密度的不均匀性表明,即使巨子型有控结构体系受到平稳随机地震作用激励,其附加柱应力响应也将表现出明显的非平稳性。     

考虑Md对联体结构振动控制影响的研究

提出了一种新的振动控制体系--联体多结构振动控制体系.首先,联接体质量Md作为一个附加点加以考虑,建立了分析计算模型,推导了其振动方程.其次,对结构进行时程分析并运用虚拟激励法计算了联体多结构振动控制体系在随机地震动激励下动反应谱密度及方差.最后讨论了影响控制效果的因素及控制器参数的优化.研究结果表明:联体多结构振动控制体系对结构地震响应可进行有效控制.     

基于社会力模型的人群-桥梁竖向动力耦合效应研究

针对越来越多的轻质柔性人行桥在随机人群荷载作用下的结构振动问题,为了能够获得更为真实、精细的振动响应,建立考虑人群-结构相互作用的随机人群荷载模型尤为重要。首先利用移动弹簧-质量-阻尼模型模拟单人的动力学行为,并基于社会力模型,建立人群的随机运动模型,进而建立考虑人群-结构耦合振动的随机人群荷载模型。根据任意时刻人行桥和随机人群动力平衡,建立随机人群-人行桥耦合振动的控制方程。利用状态空间法求解人行桥动力参数随随机人群运动的变化情况,利用振型分解法求解耦合振动控制方程,探讨考虑人群-结构耦合振动的随机人群荷载对人行桥模态以及振动响应的影响。分析结果表明耦合系统模态变化量随着人数增加而增加。行人随机性与人群-结构相互作用对轻质结构的竖向动力响应影响很大,故在计算轻质结构振动响应时不可忽略。相比于加速度峰值,均方根加速度能够弱化随机波动的干扰作用,因此也采用了1-s均方根加速度更合理地衡量了结构的振动响应。     

高斯激励黏弹性夹层梁的非线性随机响应特性

黏弹性夹层梁的随机振动控制是一个重要的实际问题。基于性能可控黏弹性体的夹层梁具有无需改变结构设计的可优化性而倍受关注。虽然关于该可控黏弹性夹层梁的振动已有一定研究,但所用的动力学模型在几何或物理上是线性的,而对于较强激励情况则需要考虑非线性因素。首次考虑该黏弹性体的物理非线性,建立黏弹性夹层梁及其支承质量系统的非线性运动微分方程,并离散化为多模态耦合的非线性振动方程;对于平稳随机激励,运用统计线性化法推导等价拟线性系统,并计算系统的随机响应,得到黏弹性夹层梁非线性随机振动的均方位移,及等价的频响函数和功率谱,用以评价可控黏弹性夹层梁的响应抑制性能。     

非线性系统随机振动响应限界极大极小控制

研究非线性系统随机振动的限界极大极小最优控制。引入调控变量放大振动峰响应,用高阶多项式作为性能指标函数,提高其中峰值占比,建立非线性随机振动峰响应的极小化最优控制问题方程;应用随机动态规划原理建立HJB方程,考虑控制作用的有界性,确定半连续与跳变型极大极小最优控制律;最后通过数值结果,说明该最优控制能够有效地抑制非线性随机振动,并调控变量、控制界限、跳变型控制等对于控制效果的影响。     

振动环境试验响应的神经网络预测方法

航空、航天、机械等领域中的大型复杂结构的地面振动环境试验是检验产品或结构对振动环境的适应性以及评估动态性能的重要手段之一。然而，由于试验成本高和试验中测点布置难度和测点数量有限，只能反映结构在有限的试验条件下局部测点位置上的响应情况。本文通过神经网络方法建立结构测量点的响应和输入的映射关系，可以通过较容易的振动环境试验结果，对所建立的神经网络模型进行训练学习以识别映射关系模型，从而对结构在较严酷的环境条件下的试验结果进行预测。本文通过一典型结构的振动环境试验以及该方法的实现证明了神经网络应用于振动环境试验的响应预测方法的有效性和可行性。     

浮基两刚体模型强迫振动动力响应分析

为分析浮基在外力作用下产生的强迫振动对浮基多体系统动力响应影响,将浮基多体系统简化为光滑铰接的两刚体模型,用多体动力学离散时间传递矩阵理论,并编写程序对浮基多体系统动力响应求解。分别计算浮基在周期横摇角强迫振动与波浪作用下浮基两刚体动力响应,获得浮基两刚体系统运动响应曲线。数值模拟结果表明,当横摇角强迫振动幅值、频率增加时,起吊重物的摆动更剧烈,绳索长度变化对重物摆动影响不大。在横向规则波作用下,浮基与重物的摆动幅值随绳索长度、吊臂仰角的增加而增大,随起吊重物质量变化先增大后减小。     

两相邻输电塔的同步环境脉动实测试验研究

基于随机振动及系统识别理论,对两相邻自立式直线输电塔进行同步环境脉动实测,识别两相邻输电塔耦合导地线的动力特性及绝缘子在输电塔的横向和纵向的振动频率。试验结果表明：在塔两侧导地线的初始张拉力一致的情况下,相邻直线输电塔的动力特性较为接近,与输电塔档距无关;同时分析得出输电塔的阻尼比均大于《高耸结构设计规范》（GB50135－2006）规定的阻尼比0.01。由于导线的影响,测试出绝缘子在塔-线体系横向振动频率大于输电塔的振动频率,而在纵向小于输电塔的振动频率,频率的差异对输电塔-线体系在风荷载作用下的振动情况不利。     

空间弹簧阻尼并联振动模型的键图仿真

键图是振动系统建模的有效方法，它易于描述一维的单自由度和多自由度振动。将键图扩展应用到任意多个弹簧阻尼并联的空间多自由度振动系统，基于牛顿-欧拉法建立空间质量块的键图模型，将其和空间任意个并联的弹簧阻尼模型按照因果关系连接起来，再进一步补充添加角速度变换模块和运动学反解等模块就形成了描述空间多自由度振动系统的一般模型。以一个液压Stewart平台为实例进行仿真，仿真结果验证了模型的正确性，该模型对于研究空间复杂振动系统具有参考价值。     

一种准零刚度车载隔振系统的设计与试验研究

针对车辆行驶工况环境以及振动频率,研制了一种空间占比小、安装方便的准零刚度(quasi-zero-stiffness,QZS)车载隔振系统。将垂向弹簧与两个对称的负刚度结构并联,负刚度机构用于刚度校正,通过静力学特性分析,初步确定了系统在平衡位置具有准零刚度的参数条件,在推导中引入了加工误差系数,分析了加工误差系数对系统准零刚度的影响机理。建立了系统非线性动力学方程,采用平均法求解了系统在车体简谐位移激励下的动力学响应,分析了系统参数和激励幅值对位移传递率的影响。在此基础上,设计制作了准零刚度隔振系统,进行了不同激励幅值、激励频率下的测试,得到了实测的位移传递率幅频响应曲线,并与理论计算结果进行了比较。另外,还通过TruckSim/Simulink联合仿真进行了车载随机激励工况仿真分析。研究表明,试验与理论结果吻合较好,验证了准零刚度隔振系统理论建模和分析方法的正确性。准零刚度的起始隔振频率在1.4 Hz左右,优于线性系统的起始隔振频率2.9 Hz。与车体相应相比,隔振后的位移响应均方根值降低80%以上,加速度均方根值降低90%左右,且稳态时准零刚度隔振系统的稳定性较好,具有良好的隔振性能。     

基于概率性人行荷载模型的楼板结构振动分析

为评估实际楼板结构在可能承受的人行荷载作用下的振动性能, 运用动力测试和数值模拟相结合的方法对某实际楼板结构进行了动力特性及人行激励下的概率性响应分析。首先利用基于频响函数的冲击动力测试, 识别了楼板结构实际的模态参数。然后考虑各行人个体产生激励的差异性及随机的人行路径等因素, 构建了不同随机步态参数组合的单人及人群多分量荷载模型;基于动力测试所得的模态特性, 分别计算了在所构建的概率性荷载作用下的多模态响应;对得到的大量响应样本统计分析得到了单人及人群行走荷载下的响应分布以及某一振动水平发生的概率;结果表明人致振动响应服从近似的正态分布, 行人随机性的步态参数中步频对响应的分布起控制作用, 此外得到的响应分布特性可对实际楼板结构的人致振动进行概率性的评估。在人群荷载响应计算时, 对测得的人活动加速度响应进行自由衰减响应分析得到不同加速度水平时结构基本模态特性的变化, 结果表明频率随振动加速度幅值的变化相对较小, 而阻尼的变化相对较明显。该文研究可为类似工程的人致振动概率性评估提供参考。