基于等效线性化法的弱非线性体系下的地震响应分析

对弱非线性单自由度非自由振动系统结构在白噪声地震激励下的随机响应问题进行了研究。首先,建立了结构的弱非线性响应方程;然后根据能量平衡原理对运动方程进行了等效线性化;最后获得了金井清谱(Kanai-Tajimi谱)下等效线性化方程的位移响应及速度响应的方差,将弱非线性随机响应问题简化为求解线性随机响应问题,并给出了算例验证。结果表明,该方法可以准确得到弱非线性随机响应问题的解。同时,建立了单自由度结构弱非线性随机响应频域分析的统一解析解法。

地震波斜入射下水下地基场地的等效线性化分析方法及应用

水下地基场地动力响应分析是水下结构抗震设计的基础,但其作为一个多介质耦合的复杂动力问题,现有的研究成果多是将饱和土体视为线弹性材料,考虑土体非线性的研究相对较少。在水-成层饱和土-基岩场地地震波线性解的基础上,建立了平面波斜入射下水下地基场地分析的二维等效线性化方法,通过典型场地分析,研究了入射波峰值加速度、水深及上覆软土层厚度对水土交界面处峰值加速度放大系数的影响规律。研究结果表明:非线性效应对水平峰值加速度放大系数的影响要比竖向的大,且非线性下的放大系数可能大于线性情况下的地震响应结果;水层分别在P波和SV波入射角15°~70°和45°~70°内对水平峰值加速度放大系数产生了较大的影响。P波作用产生的影响随着水深的增加而减小,SV波的影响则与入射波有关。相比于SV波对竖向峰值加速度放大系数的影响,P波的影响作用更大;上覆软土层较厚时对水平峰值加速度放大系数的影响较为明显,并且SV波的作用时软土层的影响明显大于P波作用时,但两者对竖向峰值加速度放大系数的影响均较小。

分析非线性系统随机响应的一种等效非线性化方法

本文提出了分析非线性系统随机响应的一种新的等效非线性化方法。文中阐述了该方法的基本思想和处理方法，并对几种常见类型的非线性系统进行了分析和计算，结果表明，利用本文提出方法所得的均方位移响应与精确解或者MonteCarlc模拟解之间具有较好的一致性，并比等效线性化方法有更高的精度。

非线性干扰等效浓度校正法在电感耦合等离子体原子发射光谱法测定低合金钢中硼的应用

以盐酸和硝酸作为消解试剂，采取高压密闭微波加热方法对低合金钢样品进行消解。通过考察低合金钢中常见元素以及铁基体对硼各灵敏线的干扰情况，确定B208．959nm作为分析线，建立了非线性干扰等效浓度校正一电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定低合金钢中硼的方法。通过考察铁基体对硼产生的干扰等效浓度与自身质量浓度之间的非线性关系，建立校准曲线。为了确保无需稀释可以直接测定铁基体含量，选择灵敏度较低的Fe218．719nm作为分析线并建立铁校准曲线。考察了不同质量浓度铁在波长B208．959nm处对硼产生的干扰等效浓度，利用多项式拟合铁质量浓度与产生硼的干扰等效浓度之间的校准曲线为y=（0．01225＋0．00008ρ）／（1＋0．0000410）。将实验方法用于某不锈钢标准样品中硼的测定，结果与参考值相吻合，测定结果的相对标准偏差（RSD，n=6）在3．7％～5．3％之间。

墙式剪切型软钢阻尼器等效线性化设计方法

消能减震技术能有效提高结构抗震性能,减轻结构在地震中的损伤,其有效性及可行性在国内外大量工程实例中得到证实。本文提出采用墙式剪切型软钢阻尼器减震结构设计相对简单的分析方法,通过设定目标附加阻尼比和周期降低率,在结构模型中调整阻尼比参数并输入等代柱,根据等代柱的内力和刚度,经过简单迭代并调整阻尼器的屈服力和初始刚度等参数,可以较快速确定结构附加阻尼比。该方法简单易行,对设计人员有一定的借鉴意义。

一类多自由度非线性系统随机振动的等效线性化法研究

根据机械振动系统中弹性力、阻尼力只决定于弹性元件的变形和阻尼元件的相对速度的特点，建立了一种处理弹性元件与阻尼元件并联时多自由度非线性系统随机振动的新方法。此方法只有物理意义明确、计算量小之特点，是分析这类非线性系统随机振动行之有效的方法。

结构混沌运动的非线性精细积分计算方法

在等效线性的非线性精细积分方法的基础上 ,进一步给出结构混沌运动的计算算法 ,算例表明 ,采用该方法计算混沌非常有效 。

跟踪微分器的等效线性分析及优化

为了解决跟踪微分器跟踪函数选取多样、参数调整困难的问题,研究跟踪微分器在平衡点附近的等效线性模型.提出平衡点附近非线性跟踪微分器的统一型式,用Lyapunov方法证明统一模型的稳定性.将统一模型在平衡点处线性化,得到不同非线性结构对线性化参数的影响,仿真算例验证了线性化模型的等效性.基于等效线性模型的频率特性分析跟踪微分器的滤波性能及相位滞后,据此提出跟踪微分器的参数优化方法.提出前馈补偿的复合跟踪微分器,减小相位滞后并抑制前馈噪声.数值仿真结果验证了跟踪微分器参数优化方法的可行性,表明所提复合跟踪微分器具有最佳的跟踪误差与微分误差组合.

索杆结构非线性地震反应分析的设计反应谱法

基于结构体系刚度概念,将索杆体系各主振型的荷载-位移关系表达为等效单自由度(ESDF)体系的受力-变形关系;将ESDF体系刚度表达为其位移的二次函数;运用随机等效线性化方法,将ESDF体系的非线性刚度等效为线性刚度ke,推导得出ke与ESDF体系位移响应d的关系式;联立刚度-位移格式的设计反应谱表达式及ke-d关系式,求解ke及d,得出整体结构地震反应.以六边形索杆结构为例,分别采用本文方法、时程分析法和线性振型叠加法计算结构位移响应,结果表明,本文方法所得结构位移值与时程分析值偏差仅为10.8%,精度明显高于线性振型叠加法.

一类非线性振动系统的响应计算方法

研究了一类具有弹性非线性及阻尼非线性的振动系统在简谐激励下的响应计算方法。将等效线性化法与谐波平衡法相结合,求出了系统的近似解析响应。通过与采用数值积分求解结果进行对比分析,表明该方法编程简单、精度高,具有较好的工程实用性。

泉州盆地地震效应特征的一维等效线性和二维非线性分析的比较

采用等效线性动粘弹性模型描述土的动力非线性特性,基于一维等效线性波传法,对泉州盆地地震效应进行了分析;同时,采用修正Martin-Seed-Davidenkov动粘弹塑性模型描述土的动力非线性特性,对泉州盆地非线性地震效应进行了大尺度二维精细化有限元分析,研究了地形地貌和土层横向不均匀性对地震效应的影响。将两种分析结果进行对比,结果表明：①随着基岩输入地震动强度增大,地表峰值加速度PGA放大效应总体呈现减小趋势,中震与小震、大震与小震的地表PGA放大系数之比依次为0.83~0.99、0.72~0.97;②该盆地Ⅲ类场地处,基岩、地表起伏不大,且土层横向分布较均匀,两种方法计算得到的地震效应特征类似;基岩或地表起伏剧烈、土层横向分布明显不均匀的Ⅱ类场地上,二维非线性分析给出的地表PGA放大系数明显大于一维等效线性结果,两种方法得到的地表加速度反应谱及PGA随土层深度的变化特征存在显著差异,二维非线性分析给出的地表加速度反应谱大多呈现双峰甚至多峰现象,且PGA在土层特定深度处存在聚集效应,使PGA随土层深度的变化呈现非单调性。

非线性流滞阻尼器耗能结构随机风振响应和等效风荷载取值

针对非线性流滞阻尼器耗能结构在Davenport谱风振激励下的随机响应及等效风荷载取值进行了系统研究.首先建立了结构的非线性运动方程;经过等效线性化后,采用复模态理论解耦,进而用随机振动方法获得结构风振响应解析式和等效风荷载取值的计算公式,从而建立了结构非线性随机风振响应的分析方法.

弱非线性系统下的耗能减震结构随机地震响应分析

本文研究了结构刚度弱非线性和滞变弱非线性的耗能减震结构的随机地震响应问题。首先利用整体本构关系建立单自由度弱非线性耗能结构的运动方程;然后结合带支撑黏弹性阻尼器的等效阻尼原理和随机等效线性化法对其进行等效;最后基于FPK(Fokker-Planck-Kolmogorov)方程法推导出结构刚度弱非线性耗能结构随机地震响应值的解析解,基于等效Duffing体系法推导出结构刚度滞变弱非线性耗能结构随机地震响应值的解析解,并对这2种方法的误差进行了分析。算例分析表明:计算结果可靠、有效;相较于现有的随机等效线性化法的求解方法,FPK法和等效Duffing体系法具有更高的精度。

基于黏弹性边界的地下隧道非线性地震响应分析模型

采用黏弹性边界方法和地震动输入等效节点力方法模拟半无限场地的地震激励,结合通用有限元软件ANSYS,建立地下隧道地震响应分析模型。模型采用等效线性化方法模拟土体非线性,采用瑞利阻尼和材料阻尼相结合方法模拟土体阻尼,分别考虑衬砌中混凝土和钢筋的非线性,以及衬砌和土体之间的接触。通过与文献比较,对整体模型的精度进行验证,并以天津市深厚覆盖层场地中某地铁双隧道为例进行非线性地震响应分析。研究表明,隧道间距较小时隧道之间存在显著相互作用,非线性地震动应力显著增大。本文模型可用于地下隧道一类结构的抗震验算分析。

考虑土-结构相互作用效应和土质地基非线性的核岛厂房结构地震响应分析

有效模拟土一结构相互作用(SSI)和土体非线性特征是进行土质地基条件下核岛厂房结构地震响应分析的关键技术问题。基于SuperFLUSH软件平台,采用等效线性法描述近场地基非线性动力特征,通过在地基有限区域设置黏性人工边界来模拟半无限地基辐射阻尼效应的影响,并利用一维有限元法进行自由场响应分析实现地震动的输入,从而建立土质地基条件核岛厂房结构地震响应分析计算模型。最后,以某土质地基条件下的CPR1000堆型反应堆厂房的集中质量简化模型作为研究对象,开展考虑SSI效应和分层土质地基非线性对于核岛厂房结构地震响应特征影响研究,验证了该计算模型的精度和工程应用效果。研究表明:考虑SSI效应,可有效吸收散射波波动能量,减小结构响应;考虑土质地基非线性效应,加速度幅值在不同方向均有不同程度的降低,峰值频率明显的向低频偏移,因此,同时考虑SSI效应及土质地基的非线性特征,并将两者相结合的分析方法对核岛厂房结构抗震分析是必要的。

非线性土中单桩竖向动力特性分析

在Novak边界层模型基础上,将桩周土分为非线性粘弹性内域和线性粘弹性外域,采用随内域平均应变减小的剪切模量和增长的材料迟滞阻尼比近似考虑内域的非线性粘弹性,采用等效线性方法对端承桩与三维土层的竖向耦合振动进行了研究,得到了非线性土中单桩竖向动力阻抗函数。对动力特性进行算例分析,讨论了内域土非线性、桩长细比、桩-土刚度关系和密度比、材料阻尼、激振荷载幅值等因素对非线性土中单桩竖向动刚度和阻尼的影响,对进一步研究桩-土-结构动力相互作用机理具有理论价值和实践意义。

复合隔震结构抗震性能的简化计算方法

主要研究复合隔震结构隔震性能的简化计算方法,采用等效线性法将复合隔震等效线性化滞回曲线F-D曲线转化为α-D曲线,通过matlab编程,在给定隔震结构一些基本参数:屈服剪力系数αs,场地特征周期Tg,刚度关系系数β,最大剪力系数αmax情况下,可得到隔震层抗震性能参数:基底剪力系数α和隔震层位移D,从而确定结构基底剪力Fek,并验证结构位移D是否满足规范结构要求位移[D]。

复合隔震结构抗震性能简化计算方法

研究了复合隔震结构隔震性能的简化计算方法,采用等效线性法将复合隔震等效线性化滞回曲线F—D曲线转化为α—D曲线,可得到隔震层基底剪力系数α和隔震层位移D,从而确定结构基底剪力Fek,并验证结构位移D是否满足规范结构要求位移[D]。

混沌运动的新算法

提出了等效线性迭代的非线性精细积分方法 ,在此基础上 ,进一步对混沌运动进行了计算 ,算例表明 ,采用本文所述方法计算混沌非常有效 。

强震作用下LRB规则连续梁桥简化设计方法研究

基于等效线性方法及等效塑性铰理论,根据铅芯橡胶支座(LRB)规则连续梁桥的动力特性以及强震作用下隔震支座和桥墩非线性特征将规则连续梁桥结构简化为单自由度体系,并对于体系的等效刚度及等效阻尼比进行了估计。选取主梁位移及桥墩墩顶位移作为目标位移,利用修正的长周期高阻尼位移反应谱进行了基于位移的桥梁抗震设计。最后给出了设计实例,设计结果与采用SAP2000计算的弹塑性时程分析结果比较满足工程精度要求,适用于具有不同性能水平下的规则型LRB隔震桥梁的初步分析和设计,可以为强震作用下LRB隔震桥梁地震反应分析提供参考。