行走激励的傅里叶级数模型及其参数的实验研究

利用三维动作捕捉技术结合三向测力板,开展了7种不同步行频率下行走激励的动力特性实验,得到73人次5 004条有效单足落步荷载曲线。利用实测的双足重合的准确时间点将单足落步荷载曲线拓展成连续时程曲线,进而得到行走激励竖向及横向分量的傅里叶级数模型的前5阶系数及相位角值。与其它国家现有模型的比较反映出了不同人群特性的差异,所建议模型可用于大跨工程结构考虑行走作用的振动舒适度问题的设计与分析。

上下楼梯时人行荷载模型参数的试验研究

对试验获得的900组三向楼梯荷载时程,采用快速傅里叶变换,统计出各阶谐波动力荷载因子的分布规律并指出相位角的分布具有很大的离散性。采用小波变换得到单条荷载曲线的时频图,可以反映出人在行走过程中行走频率的变异性。最后将上下楼梯时人行荷载与已完成的楼板荷载就行走频率、幅值等参数进行比较,并将上楼梯与下楼梯的荷载参数进行比较,发现上楼梯时的人行荷载至少是楼板上荷载的150%,下楼梯时是楼板荷载的300%之多。

人行荷载模型与人致结构振动试验研究

为建立大跨楼盖结构人行荷载模型及人致振动分析方法,开展了楼盖模型结构人致振动试验研究.基于实测的动荷载因子值,建立了人行荷载傅里叶级数模型.依据结构动力学原理,建立大跨楼盖结构人致振动方程,采用Wilson-θ法及有限元分析计算大跨楼盖人致振动响应.基于7.7 m×4.7 m楼盖模型结构,开展了单人及多人不同行走频率工况下的人致结构振动试验,讨论了模型结构人致振动加速度响应的变化规律,并对比分析了理论计算与试验结果.结果表明,多人固定步频行走下的结构振动响应明显高于自由行走下的结果.不同工况下的模型结构人致振动试验结果与计算分析结果均较为吻合.建立的人行荷载模型及人致振动分析方法能有效预测人行荷载激励下大跨楼盖的振动响应.

三有源桥变换器简化分析模型及优化控制策略

传统单移相(SPS)控制策略下三有源桥(TAB)变换器控制简单,但内部存在较大回流功率,增加了变换器的电流有效值和损耗。采用多重移相(MPS)控制策略虽然能提高控制灵活度、降低回流功率,但其分析过程复杂、移相角选取思路不明确。针对上述问题,该文提出一种MPS控制策略下TAB变换器的简化分析模型和优化控制策略。首先建立TAB变换器的傅里叶级数等效模型,推导MPS控制策略下TAB变换器的统一表达形式,并提出TAB变换器的简化分析模型,降低了MPS控制策略下TAB变换器的分析和计算难度;然后结合简化分析模型,提出一种基于无功功率的TAB变换器优化控制策略,能有效减小TAB变换器的电流有效值,降低控制器的设计难度;最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。

单人跳跃荷载模型及其参数取值

采用三维动作捕捉技术结合固定测力板,开展了100人次5种跳跃频率下的跳跃荷载曲线的测试实验.在跳跃荷载的傅里叶级数模型基础上,通过对实验数据的分析指出模型的计算谐波阶数可取为6阶,模型中傅里叶系数(动载因子)和相位角则可根据已知设计条件按两种方法取值,分别利用给定的跳跃频率或跳跃接触率来计算.讨论了两种取值方法的优缺点和适用条件,进一步给出了所建议荷载模型的详细使用步骤,并与国外现有荷载模型的动载因子值进行了对比.

跑步荷载模型试验建模与实测对比

利用高精度无线测力鞋垫,完成了7种不同频率下跑步荷载试验,获得345条连续跑步荷载曲线,据此建立了单人跑步荷载的傅里叶级数模型,提出了前5阶动载因子(DLF)和相位角的取值建议。通过模型计算值与工程实例在跑步荷载下实测响应的对比,说明了所提出的跑步荷载模型的可行性,表明该模型可用于考虑跑步激励导致工程结构的振动问题的设计与分析。

考虑步行力随机性的单人步行力模型

傅里叶级数形式的步行力模型是最为常用的单人步行力模型,但是该模型忽略了人实际行走过程中的随机性,往往导致较为保守的计算结果;ivanovic提出的时域随机性模型过于繁琐,不便于应用。本文在ivanovic模型的基础上,提出了一个较为简单的单人步行力模型,该模型既能反映实际步行力的非周期性、又可以直接用于时程分析。通过现场试验,对该模型进行了验证。

基于连续行走的人行荷载模型参数实验

为建立人行荷载的傅里叶级数模型,采用新型微电子机械系统AH100B加速度传感器得到201人次、1 407条连续行走在楼板上的荷载曲线。根据姿态角形成的姿态矩阵可将载体坐标系下的三轴加速度转换到自然坐标系下,通过快速傅里叶变换计算人行荷载纵向、侧向和竖直方向前4阶动力荷载因子及相位角,得出用于解决结构振动舒适度问题的三向傅里叶级数荷载模型。采用小波变换得到单条荷载曲线的时频图,反映出单人在行走过程中行走频率的变异性。将荷载模型与已有的其他模型进行比较,验证了荷载模型的合理性及可行性,为解决大跨度结构人行激励产生的振动问题提供了参考。

基于PDE形变模型的三维人脸识别算法研究

针对三维人脸识别受表情变化和遮挡情况影响的问题,提出一种基于PDE形变模型的三维人脸识别算法。首先采用自适应的PDE方法对三维人脸重建,并将PDE表示的三维人脸离散地表示成傅里叶级数的形式,用主成分分析对获得的几何残差进行训练学习,最后建立了结合人脸表情形变和遮挡形变的基于傅里叶级数表示的人脸形变模型,在该模型上获取映射信息进行人脸识别。实验结果表明,该模型对三维人脸形变模型具有良好的描述能力,在人脸表情变化和被遮挡时有更好的鲁棒性和识别率。

单人Bounce荷载的实验建模研究

Bounce指音乐会或体育比赛中常见的观众双脚不离地的身体有节奏的上下往复运动。利用测力板以及无线测力鞋垫,开展了单人在不同频率下的Bounce荷载的测试试验,共得到了109人次822条有效单人Bounce荷载记录。在此基础上,建立了Bounce荷载的傅里叶级数模型,给出了四阶动载因子和相位角的建议值,并与国外已有模型进行了对比分析。本文模型所模拟的Bounce荷载与实测荷载的时域特性相同,所引起的结构响应幅值一致,可供工程设计参考使用。

单人跳跃荷载实验及其特征研究

利用三维测力平台开展了300人次5种跳跃频率下的跳跃荷载曲线测试实验,并对荷载频率特征进行统计分析,利用傅里叶级数模型对跳跃试验荷载进行回归拟合分析,并获得了前5阶荷载因子曲线,最后对跳跃荷载与人体重量的比值,即荷载放大系数β极值进行了拟合分析获得了用激励频率表示的关系式。

单人三向连续步行荷载相关性及建模研究

大跨度轻柔结构在步行荷载作用下容易出现振动舒适度问题,研究步行荷载的特性并建立合理的荷载模型是准确预测人致结构振动的前提。首先收集了刚性表面上单人三向连续步行荷载的实测时程数据,相关分析表明步行荷载三向分量之间的相关性较弱。据此,在周期性假定的基础上分别建立了步行荷载三个方向上的傅里叶级数模型,由实测数据统计分析获得了模型参数与步行频率、步行速度间的函数关系。与各单向上的已有荷载模型的对比表明,不同模型间表现出一定的差异,建议模型可供工程结构人致振动分析参考使用。

考虑行人-结构相互作用的悬挑钢筋桁架楼承板振动控制研究

利用新型微电子机械系统AH100B加速度传感器测得连续的人行荷载时程,并建立了傅里叶级数荷载模型。为考虑行人-结构动力相互作用,将人体等效为具有质量、刚度、阻尼的单自由度生物力学模型,确定了行人模型各个参数与步行频率及人体本身质量的拟合表达式。以甘肃科技馆某两层悬挑的钢筋桁架楼承板为工程背景,采用ANSYS有限元软件仿真模拟结构在人行荷载作用下的振动响应,对比分析表明：考虑行人-结构相互作用后,其加速度响应要降低至少10.59%。针对结构最大加速度响应超过舒适度指标限值的情况,分别以单个调谐质量阻尼器和新型3-DOF调谐质量阻尼器对结构的振动响应进行控制,均取得了较好的减振效果,且采用阻尼比较小的3-DOF调谐质量阻尼器效果更好。