广州新电视塔的动力特性有限元分析

采用ANSYS软件对高610m的广州新电视塔进行了动力特性分析，并在此基础上采用模态质量参与系数进行模态选择控制，研究了各阶模态振型对结构地震响应的贡献。研究结果表明这类非对称空间超高耸结构具有自振频率密集，桅杆的振型位移过大等特点；另外，对该超高耸结构进行抗震分析时，依振型贡献大小至少组合10个振型以上才能满足工程精度的要求。     

大跨度屋盖结构脉动风振响应的参与振型

为了选取大跨屋盖结构脉动风振响应的主导振型,提出了振型能量参与系数及其累积参与系数的计算方法.在总结振型背景响应、振型共振响应的计算方法的基础上,给出了脉动风荷载在背景响应及各振型背景响应上做功的平均值,提出了背景响应振型能量参与系数计算公式和主导振型的选取方法;给出了振型共振响应内能的表达式,提出了共振响应的振型能量参与系数的计算公式和振型选取方法.数值算例表明,振型位移响应对总位移响应的贡献大小符合振型能量参与系数之间的相互关系.背景位移响应的计算精度可通过背景响应振型参与系数及其累积参与系数来控制,而共振响应累积振型能量参与系数则反映了参与计算振型的共振响应总能量与背景响应总能量之比.     

球面网壳地震动输入与振型响应的相关性

通过分析球面网壳结构对预定地震荷载谱的响应,选出对结构反应贡献较大的主振型(DM)并用于振型叠加计算,提高振型叠加法(MSM)的计算效率.为获得球面网壳在预定地震荷载谱作用下的响应规律以及研究结构振型响应与地震动输入的相关性,基于准静力响应、共振响应及耦合响应的定义,计算结构在预定地震动输入功率谱作用下的位移响应谱、准静力响应谱、共振响应谱及耦合响应谱,得出各响应分量对总响应的贡献规律.结果表明,在预定地震动输入下,球面网壳结构响应主要由某一个或几个特定频率区段的振型响应控制,在不同的频率区段,对总响应贡献最大的响应分量类型不同.给出在预定地震动区划和场地条件下,考虑地震动输入与结构响应相关性的改进振型叠加法的分析流程.     

单层球面网壳风振分析的多模态效应

为研究网壳结构风振响应的主要贡献模态分布规律及模态耦合效应,有利于提高结构风振响应的计算效率,利用Ritz-POD法,综合考虑各结构振型自身参振能力的强弱及其与脉动风压空间分布模式之间的关系来识别单层球面网壳风振的主要贡献模态;利用模态广义位移协方差矩阵的特性分析其模态耦合效应.结果表明,单层球面网壳存在高阶主要贡献模态,该高阶振型通常处于结构自振频率发生突变的位置;网壳结构的风振响应以模态自相关为主,模态耦合效应相对较弱,对结构动力响应的影响大致为10%.     

不对称连体双塔楼结构的动力分析

根据一不对称连体双塔楼实际工程建立了考虑楼板面内弹性变形的高精度有限元空间质点系计算模型，进行了采用BlockLanczos求解技术的模态分析和单点加速度响应谱分析，通过对有连体双塔楼结构和相应的无连体双塔楼、单塔楼的自振周期、振型、模态系数、有效质量等的比较，表明连体增强了结构的整体性，使各阶模态中既有两单塔楼各自的模态成分，也有连体、裙房对整体结构的贡献，在计算地震作用效应时所选用的振型数可比无连体的双塔楼选用的振型数少；同时连体也增大了结构刚度沿竖向分布的不均性，使两单塔楼在连体的交界处振动变形的变化率较大，出现大的内力，结构的不对称性会使扭转振型的出现提前，加大了各阶模态中扭转振动的成分，使振型更为复杂。     

ANSYS对钢框架结构地震谱响应的计算分析

本文采用ANSYS有限元分析法,进行框架结构地震作用按照地震谱响应计算的分析,以某十层钢框架结构为例,进行模态求解,谱响应分析,模态扩展,模态合并以及时程分析的模拟。结果表明,模态分析得到钢框架的固有频率和振型,可以在设计阶段使结构的自振周期远离主振周期;谱响应分析得到地震谱响应曲线和响应振型,将两者结合考虑可发现发生共振情况的振型和频率,从而测试结构在地震时抗共振的能力,避免钢框架结构在发生地震时由于共振而产生的破坏。     

基于波叠加法的结构声辐射形状优化研究

基于有限元法和波叠加法,结合遗传算法实现了结构声辐射形状优化设计。用有限元法计算结构振动响应,波叠加法计算结构声辐射功率,以一组结构模态振型叠加重构结构表面形状解决了结构形状难以参数化的问题,并以每阶模态振型权系数为设计变量,声辐射功率为设计目标,采用遗传算法优化配置每阶模态振型权系数获得最优结构形状,以达到声辐射功率最小的目的。数值算例表明,该方法可以较好地降低结构声辐射功率。     

基础隔震结构多振型随机地震响应分析

为研究多自由度基础隔震结构的随机地震响应问题,用多个振型将上部结构展开,针对所得方程的非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度情况,采用复模态法进行解耦,获得了以多振型表示的结构地震响应的计算表达式。算例结果表明多自由度基础隔震结构减震效果显著。     

超大型冷却塔结构风振与地震作用影响比较

超大型冷却塔属于典型风及地震敏感结构,随着塔高的日益增大这两种作用成为设计的控制因素,为了研究这两种作用在不同部位的控制程度,对某超大型冷却塔进行风洞刚体测压和气弹测振试验,通过加载试验获得的塔筒表面风压分布模式和风振系数进行风载作用下结构响应计算,和冷却塔在七度地震作用下的响应进行比较.对比结果表明:环基和塔筒响应完全受风振控制,其在风载作用下的内力数值远大于地震作用下的数值,其中子午向和环向内力从塔底到塔顶逐渐变小,子午向和环向弯矩最大值均出现在塔筒的中部区域.两者对于人字柱的内力影响相差较小,和自重作用共同控制人字柱响应;采用振型分解法计算结构响应需要考虑前300阶的振型影响,而对于风振作用的频域分析只需考虑前30阶模态数即可满足.     

单层球面网壳的风振响应特性

为研究大跨度单层球面网壳风振响应特性,通过同步测压风洞试验获取风荷载信息,将风振响应分为平均响应、背景响应和共振响应三部分,其中背景响应采用影响线的方法计算,共振响应采用Ritz-POD法计算.分析过程中,着重对结构自振特性、风振响应中位移和内力的背景响应谱和共振响应谱特征、振型参与特性、以及各响应分量的分布规律进行了研究.结果表明:风振响应明显呈现多阶振型参与振动的特点,且存在高阶振型对脉动风响应贡献最大的现象,结构自振频率分布正好在这一振型处发生明显跳跃;在研究的范围内,脉动风响应大于平均风响应,而且在脉动风响应中,共振响应占主导地位,背景响应所占比例较小.     

基于振型分解反应谱法的大跨空间结构抗震设计研究

定义了广义振型参与质量来表征大跨空间结构各阶振型振动的主导方向,并通过控制广义振型参与质量之和占结构总质量的百分比来确定大跨空间结构振型分解反应谱法中参与组合的合理振型数.结合北京2008奥运会老山自行车馆屋盖网壳结构的抗震设计,验证了采用该方法确定的振型数目参与组合能够确保地震反应的精度.     

基于POD法控制模态选择的大跨屋盖 结构风致动力响应分析

为了提高大跨度屋盖结构风致动力响应频域分析的计算效率,提出先挑选控制模态再进行风致响应有效计算的“二步法”过程.将本征正交分解（POD）法和模态叠加法相结合,建立风荷载作用下大跨屋盖结构各阶模态响应的快速估算方法,并以估算结果作为衡量准则进行控制模态的挑选;在经过挑选得到控制模态后,采用考虑了荷载空间分布相关性和广义风荷载谱中虚部成分的精确完全二次项组合方法（ACQC）进行风致响应的有效计算.将该方法运用于某大型火车站站台屋盖结构,计算表明：在采用相同的模态参与阶数的条件下,本方法得到的风致响应结果具有更高的精确性和更快的收敛性．     

车辐式索桁架模态分析与试验研究

通过对跨度为60 m的圆形车辐式索桁架屋盖按照1：10缩尺模型进行模态分析和模型试验,考察了拉索预应力、矢跨比及内外环直径比3个参数变化对结构自振特性的影响,对比分析了前4阶振型的试验结果与理论计算结果。结果发现：结构第1、2阶振型为反对称上下振动,第3阶为内环扭转振动,第4阶为内环相对扭转振动;试验和理论结果误差在10%以内,试验振型与理论振型基本吻合;前4阶振型的频率均在10 Hz以上,表明车辐式索桁架结构为低频动力响应,自振频率较小且分布密集;预应力水平越高,振型频率越大,则结构刚度越大;矢高增加,结构频率随之减小,结构更容易发生侧向失稳;内外环直径比越大,结构扭转刚度相对会减小,容易发生扭转失稳。     

EMD和小波变换在结构模态参数辨识中的应用

针对希尔伯特-黄变换方法在振动信号处理中不能有效地进行模态解耦的缺点,提出一种将经验模式分解和小波变换相结合的结构模态参数辨识方法．首先利用经验模式分解方法对结构响应信号进行分解,获得多个本征模函数以完成结构模态的筛选过程,并根据模态筛选得到的本征模函数进行信号重构;然后对重构信号进行Morlet小波变换和模态解耦,获得信号小波变换系数的瞬时幅值和瞬时相位拟合曲线,并在此基础上计算出结构的各阶模态频率、阻尼和振型．结果表明,利用小波变换对本征模函数的叠加信号进行参数辨识代替对单个本征模函数进行希尔伯特变换,更能有效地进行模态解耦,从而获得更为准确的结构模态参数信息．     

继电保护整定计算电源运行方式优化选择方法

为提高继电保护整定计算中电源运行方式选择的合理性与计算效率,提出一种基于电源贡献系数法的优化选择方法.提出电源贡献系数的概念和基于节点阻抗矩阵的计算方法;根据保护支路和助增支路电源贡献系数的计算结果,构建电源运行方式的优化选择方法.在新英格兰10机39节点系统中进行算例验证,结果表明：上述方法能够准确地给出各电源在最小或最大配合系数的计算中所对应的大小方式,可以避免排列组合的枚举,提高了自动整定计算的效率.     

基于最大均值差异的多模态过程过渡模态识别方法

为了更好地揭示多模态过程的运行状态和数据分布变化规律,提高后续建模精度,提出基于最大均值差异（MMD）的多模态过程的过渡模态识别方法. 引入滑动窗口对数据进行切割,使用最大均值差异对多模态过程数据的分布差异进行度量,通过与稳定模态阈值α比较区分过程数据的稳定模态和过渡模态. 在过渡模态段内减小滑动窗口窗宽,利用过渡模态阈值β识别出过渡子模态. 数值仿真实验的模态识别结果表明,所提方法可以准确检测出输入变量期望值的阶跃变化,实现对模态的准确识别. 田纳西伊斯曼（TE）过程仿真数据实验表明,所提方法可以有效地划分出合理的模态,进而选择出分布最相近的历史模态建模,提高多模态过程的软测量建模精度.     

基于自适应线调频高斯基展开的参数识别方法

提出了用自适应线调频高斯基展开及其自适应谱进行参数识别的时频分析方法.用线调频高斯基函数自适应地对响应信号进行匹配分解,得到信号的线调频高斯基展开及其自适应谱.根据自适应谱从响应信号中重构出具有单频特性的振动信号,再由单自由度系统的参数识别方法识别系统的模态参数.并针对一多自由度系统具体论述了固有频率、阻尼比和振型的识别方法,识别结果与理论结果吻合较好.该方法不需要输入信号,并对平稳、非平稳信号均适用,且具有较强的抗噪声能力.算例分析说明提出的方法是参数识别的有效方法之一.     

芯片键合纵弯复合超声换能器的设计与试验

为了解决当前采用一维纵向超声加载模式进行芯片键合时造成结合面不充分的问题,设计纵弯复合超声能量加载模式的压电超声换能器,实现轴向纵振和水平弯振复合的超声振动代替传统单一的轴向振动. 采用ANSYS软件,对换能器有限元模型进行模态分析和谐响应分析,得到换能器纵振和弯振模态的谐振频率及振型. 通过调节换能器结构尺寸,实现纵振与弯振模态的简并. 采用阻抗分析仪对样机的频率和阻抗进行测试,使用激光多普勒测振仪测试换能器的纵振与弯振幅值,测试结果与有限元仿真计算结果一致,发现纵向与弯曲振幅均随着驱动电压的增加呈近似线性上升趋势, 证明设计的压电换能器实现了纵弯复合振动.