三维地震作用下某摩擦摆隔震单层球面网壳振动台试验研究

为研究三维地震作用下某摩擦摆(friction pendulum bearing, FPB)隔震网壳结构的抗震性能,以某跨度为30m的单层球面网壳结构作为原型结构,设计加工了1/10缩尺模型及其FPB系统。采用了5条具有不同特征的三向地震动记录作为动力输入,开展了隔震与非隔震网壳结构模型的振动台试验研究,对使用FPB前后网壳结构模型的自振特性和地震响应进行了对比分析。试验研究结果表明:隔震结构模型的基本自振频率较非隔震结构模型降低了80%;在施加地震波时,可清晰地观察到在FPB启动后,安装于隔震层之上的网壳屋盖呈现整体刚体往复平动;与非隔震结构相比,隔震网壳结构模型的水平双向地震响应有大幅度降低;使用FPB对竖向地震响应也具有一定的控制效果;经过润滑的FPB可提供优良的复位能力。

考虑梁端顺桥向阻力的结构竖弯等代阻尼比计算方法研究

针对梁式结构竖弯振动未考虑梁端顺桥向阻力引起阻尼比计算不准确的问题,提出桥梁结构各模态竖弯等代阻尼比计算方法。该方法通过考虑主梁竖向弯曲变形和梁端顺桥向变形之间的关系,基于能量原理,建立结构系统考虑梁端阻力的竖向弯曲振动的广义单自由度动力方程,采用RKF45预估校正法对其进行数值求解,从而确定结构各模态的竖弯等代阻尼比。应用该方法对80 m跨等截面简支梁的竖弯等代阻尼比进行计算,并分析不同的梁端阻力装置对结构竖弯等代阻尼比的影响规律。结果表明:提出的结构竖弯等代阻尼比计算方法可应用于大跨度梁式结构竖弯振动中阻尼比的计算,梁端阻力装置可有效提高结构竖弯振动的等代阻尼比,梁端阻力装置对结构竖弯等代阻尼比的影响与结构广义质量、广义竖弯刚度、竖弯振型和装置阻力本身相关。

无阻尼单摆运动方程的精确解

分别引进不同的未知函数的变换,将无阻尼单摆运动方程转化为等价的新未知函数及其导数为变元的多项式型的非线性常微分方程。这种常微分方程可用F-展开法求解。因这里的F-代表每一个Jacobi椭圆函数,所以F-展开法可以看作是Jacobi椭圆函数展开方法的概括或浓缩。无需计算Jacobi椭圆函数,得到了无阻尼单摆运动方程的14种借Jacobi椭圆函数、双曲函数和三角函数表示的精确解。

应用摩擦摆支座的单层球面网壳地震响应分析

为研究摩擦摆支座对网壳结构抗震性能的影响,本文分析摩擦摆支座的隔振机理,应用LS-DYNA有限元软件对摩擦摆支座进行实体建模,并验证该种建模方法的正确性。将静力作用下的铰支座和摩擦摆支座单层球面网壳的力学性能进行对比,结果表明应用摩擦摆支座使网壳结构的初始变形增大;在此基础上,对应用摩擦摆支座的单层球面网壳施加不同强度的地震动,从杆件轴力、节点加速度和节点相对位移三个方面对结构的动力响应特性进行分析,并讨论摩擦摆支座在单层球面网壳结构中的有效性和适应性,得到随着地震动强度的增加,轴力振动幅值减小的杆件数目及加速度和相对位移减小的节点数目也是增加的结论。最后,通过对最外环杆件截面加强,对应用摩擦摆支座的单层球面网壳同样进行地震响应分析,讨论外环杆件加强对结构抗震性能的影响。

一类非线性振动系统改进状态空间模型及其数值方法

导出了一类非线性振动系统的改进状态空间模型 ,提出了相应的数值计算方法 ,并利用迭代法有效地提高了计算精度。该数值方法与传统的Houbolt、Wilson θ、Newmark β法以及连续线性化模型及其Taylor变换法[3,4 ] 相比 ,具有更高的求解精度和效率。文末给出了非线性单摆、强迫Duffing方程、强迫VanDerPol方程以及两自由度非线性弹簧摆这几类典型非线性方程的数值计算结果 ,并与文献 [5～ 8]进行对比 ,进一步说明了该方法在计算精度和效率两方面的优越性。

斜拉索在平面内的非线性自由振动分析

根据小垂度拉索的受力特性,给出其在平面内发生横向振动的非线性自由振动方程,该方程不仅反映了拉索的Irvine参数及各模态对其自振频率的影响规律,也反映了拉索各模态之间的相互耦合作用。针对拉索发生单模态振动的情况,将上述的方程简化为一个带平方项的Duffing方程,并运用平均法给出了它的近似解析解。最后,结合具体的工程实例,分析了拉索的有关动力特性,并与数值方法进行了对比。

非相对论粒子高次谐波辐射作为短波长激光的可能性

在经典力学框架内,把粒子在周期外场中的运动方程化为摆方程,利用广义三角函数的Bessel展开讨论了系统存在高次谐波辐射的可能性,并在固定力矩情况下讨论了系统的基本特征。用Jacob ian椭圆函数和第一类椭圆积分解析地给出了无扰动系统的解和振动周期,并用数值方法分析了系统的相平面特征和它的稳定性。结果表明:当外力矩为零时,系统的接受度最大,俘获的电子数最多,辐射强度最强;随着外力矩增加,接受度降低;当无量纲的外力矩为1时,接受度为零,系统处于临界状态。临界状态与系统参数有关,只需适当调节参数,可望输出强度比较大的高次谐波辐射。

环形单级倒立摆起摆控制研究

针对倒立摆的起摆控制,建立了环形单级倒立摆基于拉格朗日方程的运动方程,在此基础上提出了能量控制的概念,并将能量补偿控制应用在环形单级倒立摆系统上.仿真和实际控制结果表明了所提出方法的有效性和可行性.

多维地震动作用下应用摩擦摆支座K8型单层球面网壳结构抗震性能研究

将摩擦摆支座(FPB)应用到K8型单层球面网壳结构中,分析了摩擦摆支座的隔震机理,给出了结构的动力方程,并对多维地震动作用下应用铰支座和摩擦摆支座单层球面网壳结构进行动力时程分析。从杆件动应力、节点相对位移和加速度三个方面研究摩擦摆支座对网壳结构动力性能的影响,讨论了多维地震动作用下摩擦摆支座对单层球面网壳抗震性能的影响规律。结果表明,多维地震动作用下,应用摩擦摆支座K8型单层球面网壳结构具有显著的隔震效果,而且随着地震动强度的增加,结构的抗震性能增强。

单摆的非线性运动

介绍了单摆的线性与非线性运动规律,并利用雅可比椭圆函数法导出了单摆作两种运动的方程,对研究非线性振动的系统有一定参考价值。

输入整形技术优化直线摆由加速到稳速运动阶段振荡时间

为抑制小摩擦系统由加速到稳速运动时残留振动、优化振荡时间,以小车驱动一级直线摆为实验研究对象,引入输入整形技术,在系统由加速到稳速运动动态过程中,将零振动(ZV)、零振动和微分(ZVD)和极不灵敏(E I)整形技术应用到该运动控制系统,以抑制小车进入稳速阶段时直线摆残留振动,减少直线摆振荡时间。通过运动控制系统引入整形技术前后的直线摆摆角、摆动时间分析对比,不同条件下实验结果分析表明:一级直线摆运动系统在ZV、ZVD和E I整形技术作用下,运动系统由加速进入稳速运行时,直线摆摆角输出幅值变小,可明显减少摆杆摆动的振荡时间。

滚摆运动的研究

从实验和理论上研究了滚摆的运动,得到了滚摆滚动最大高度和滚动时间随滚动次数的变化关系.揭示了空气阻力及摆线间摩擦力等因素对滚摆运动的影响及其引起的系统机械能损失.

具有两种阻尼作用的大摆动单摆阻尼参数的确定

目的提出一种有效新方法来确定单摆大摆动情况下的两种阻尼参数,以获得系统的精确分析.方法基于非线性单摆系统的摆动过程数值分析方法,结合摆动实验测试数据,建立以黏性阻尼和库仑阻尼为设计变量,以实验测定停止时间点摆的转角与速度平方和为目标函数的非线性阻尼参数的优化计算方法.结果建立了具有黏性和库仑摩擦阻尼同时存在时非线性单摆系统的阻尼因数的计算方法,获得阻尼参数分析.结论为精确系统模型关键参数计算提供新思想,为复杂系统过程控制提供条件.

一种单作用连续自动油压增压器运动特性分析

油压增压器在液压泵站、机床、装夹机械等设备上广泛应用,其运行参数直接影响整机性能。在液体的压缩性和牛顿第二定律的基础上,建立一种单作用连续自动油压增压器不同工作阶段内部的运动微分方程,为进一步研究其动态特性打下基础;通过分析增压缸的泄漏特性,找到了影响增压器容积效率的因素。

双单摆串联的稳定运动研究

基于拉格朗日方程和稳定运动状态的条件,我们给出了稳定运动时串联双单摆系统参数需要满足的条件。与实验结果比较发现,该条件与实验结果非常吻合。

非线性问题的迭代法及其在力学中的应用

研究了物理学中形如θ¨ +∑Nn=0 αnθn=0的非线性微分方程 .给出一种可以求解这类方程的迭代方法 .将单摆运动方程 ,通过适当的变化成为上述方程的形式 。

无阻尼单摆运动方程精确解的讨论

采用F展开法,讨论无阻尼单摆运动方程精确的Jacobi椭圆函数、双曲函数、三角函数和常数4种表达形式,得到在普适形式、特殊形式和退化形式下45种精确解。

非完整系统相对于非惯性系运动的正则方程的积分法

将Ｖｕｊａｎｏｖｉｃ’１９７９年提出的对完整非保守系统的一种积分方法－梯度法，推广到作相对运动的非完整非保守系统，并作相应的讨论．

积分非完整可控力学系统运动方程的单分量法

给出了积分非完整可控力学系统动力学方程的单分量法．并给出应用实例．

积分非完整可控力学系统运动方程的单分量法

给出了积分非完整可控力学系统动力学方程的单分量法．并给出应用实例．