单自由度随机滞回系统的振动响应分析

在 Bouc- Wen滞回模型的基础上 ,根据求解随机非线性结构动力学的二阶矩法 ,推导出求解由滞回环本身的随机性而引起的、单自由度随机滞回系统的响应的有效数值方法 ,得到了系统响应的均值和标准差。并采用Monte- Carlo数值模拟法对系统的响应进行模拟分析 ,其计算结果与数值模拟结果相基本吻合。从而解决了由滞回环本身的随机性引起的非线性振动系统的随机响应问题。

不同滞回模型下单自由度系统的位移和能量反应

为考察塑性耗能、阻尼耗能、延性以及刚度突变对于抗震和减振的意义,对冲击和简谐荷载作用下的不同滞回模型(理想弹塑性、双折线线性强化型、剪切滑移和非线性弹性模型)的单自由度(SDOF)系统振子进行了理论和数值的分析.通过研究得到了冲击荷载下,结构所能承受的荷载等于结构的最大静力承载力;并给出了结构的最大位移、振幅等计算式.在简谐荷载作用下,当荷载频率低于结构自振频率时,总体上振幅随后期刚度增大而减小;当荷载频率远大于结构自振频率时,结构的振幅几乎保持不变.结构的塑性耗能比阻尼耗能更有利于结构振动位移的控制,尤其在共振条件下更为显著.

单自由度非线性随机参数振动系统的可靠性灵敏度分析

较好地解决了单自由度非线性随机参数振动系统的可靠性灵敏度问题 .应用四阶矩技术和Edgeworth级数把未知的响应和状态函数的概率分布展开成标准的正态分布的表达式 ,进而确定了系统的可靠度和可靠性灵敏度 ,并放松了随机参数的分布概型和激励类型 .

基于等效单自由度体系的结构滞回耗能估计

提出了研究单自由度体系和多自由度体系在地震作用下耗能关系的重要意义;建立了结构的等效单自由度体系能量方程,得出与原多自由度体系滞回耗能及变形能关系公式,据此提出了基于等效单自由度体系的多自由度结构体系总滞回耗能估计方法.分别对质量为均匀分布,楼层剪切强度和剪切刚度为均匀及不均匀分布的8幢5层剪切型多自由度体系和其等效单自由度体系输入典型地震动,计算滞回耗能及变形能,并将计算结果进行比较分析.结果表明,通过等效单自由度体系来估计剪切型多自由度体系的滞回耗能,是一种计算简便且较为准确的方法.

宽带随机激励下单自由度碰撞振动系统的平稳响应

在实际工程结构中经常要研究随机激励的单自由度碰撞振动系统的稳态响应,应用基于广义谐和函数的单自由度强非线性系统的随机平均法,分别得到了该系统响应的总能量、位移、幅值的稳态概率密度及位移与速度的联合概率分布.通过与数字模拟结果的比较,证明用随机平均法所得的结果有很高的精度.

窄带随机噪声作用下单自由度非线性碰撞系统的响应

研究了单自由度非线性单边碰撞系统在窄带随机噪声激励下的次共振响应问题。用Zhuravlev变换将碰撞系统转化为速度连续的非碰撞系统,然后用随机平均法得到了关于慢变量的随机微分方程。在没有随机扰动情形,得到了系统响应幅值满足的代数方程;在有随机扰动的情形下,给出了系统响应稳态矩计算的迭代公式。讨论了系统阻尼项、非线性项、随机扰动项和碰撞恢复系数等参数对于系统响应的影响。理论计算和数值模拟表明,系统响应幅值将在激励频率接近于次共振频率时达到最大。而当激励频率逐渐偏离次共振频率时,系统响应迅速衰减。

二自由度滞回系统对平稳随机激励的复模态分析方法

提出了一种求二自由度滞回系统对平稳随机激励的响应的方法．具有非线性滞回特性的二自由度系统，其振动方程中的非线性项不仅与位移及速度有关，还随着加载和卸载而有不同的函数形式．为了求这种系统的响应，本文采用复模态方法及统计线性化方法，详细讨论了加载与卸载对应的积分区间的划分，通过积分求出了等效线性化系数，并将实数域上的有关方法推广到复数域上，导出了系统在物理坐标下的均方根响应．作为算例，计算了二自由度双线性滞回系统对平稳基础激励的位移，加速度均方根响应，并将所得结果与数值模拟结果进行了比较，二者吻合很好．

谐和与随机噪声联合作用下单自由度非线性碰撞系统的响应

研究了单自由度非线性碰撞系统在谐和与随机噪声联合激励下的响应问题。用多尺度法分离了系统的快变项,讨论了系统的阻尼项、非线性项和随机项等参数对系统响应的影响。在一定条件下,当约束距离较大时对应于不同的初始条件,系统具有两个非碰撞的稳态响应;而当约束距离不大时对应于不同的初始条件,系统也可以有两个不同的稳态响应,其中一个是发生碰撞的响应,而另外一个则不发生碰撞。随机扰动可以使得系统的响应从一个极限环变为一扩散的极限环。数值模拟表明本文提出的方法是有效的。

单自由度时滞系统振动主动控制

对单自由度时滞系统主动控制的最优控制方法和变结构控制方法进行了研究,给出了反馈增益的稳定性条件和最大时滞量的解析确定方法,并采用移相技术进行时滞补偿.算例结果显示,移相技术能够较好地对系统中的时滞进行补偿,时滞补偿变结构控制方法的控制效果优于时滞补偿最优控制方法.

用渐进功率谱的概念研究非线性系统的非平稳随机振动——单自由度系统

1965年Priestley提出了渐进功率谱的概念,后来Hammond利用这个概念解决了线性系统的非平稳随机振动(瞬态响应)。本文利用此原理,应用作者提出的求解非线性随机振动的方法,讨论了单自由度非线性系统的非平稳随机振动。

单自由度摩擦系统离散模型

发展了两种随机离散数学模型 :导出了一个以二维平均映射描述的随机模型 ,并建立了一个概率预报模型· 通过实例对不同模型进行了比较 ,对于平均映射模型 ,分岔图指出了外噪声对系统性质的影响 。

地震动特性对单自由度系统地震能量响应的影响

合理地选取了4类场地320条强震记录,基于SDOF体系的地震能量方程,利用弹塑性动力分析程序,研究了地震动特性对SDOF体系的地震能量响应及其分配规律的影响,结果表明,SDOF体系的地震总输入能、滞回耗能、阻尼耗能都随着震级的增大而增大,阻尼耗能是中长周期结构在小震作用下消耗地震能量的主要方式,而滞回耗能则是结构在大震作用下消耗地震能量的主要方式;随着场地土质的变软,各类地震能量响应都呈递增趋势,它们的增幅也随着场地土质的变软而加剧;只要以某一设防烈度为标准,并给出相应的能量反应谱,则其它设防烈度的能量反应谱就可以根据PGA设防烈度与PGA标准烈度比值的平方调整得到.

振动实验中单自由度线性系统损坏的可能性

比较了单自由度线性机械系统在稳态振动、随机振动、运输试验(汽车与火车)以及冲击试验中响应的大小。由此可以看出,产品的损坏以冲击试验最小,稳态振动较大,而随机振动与运输试验最大。

滞回系统随机振动的累积量截断法

本文用马尔柯夫矢量及累积量截断法研究了在宽带平稳随机激励下的滞回系统。与其它方法相比,本法运算简捷,能获得有足够精度的半解析近似解。

单自由度体系非线性地震能量反应的计算

随着结构抗震理论的深入研究,目前对结构地震破坏比较一致的看法:基于最大位移反应首次超越和塑性累积损伤的双重破坏准则比较符合震害和试验实际。采用能量耗散来描述结构的塑性累积损伤,其形式简单、计算方便,又能够较好地反映地震动的强度、频谱特性,特别是强震持续时间对结构破坏的综合影响。建立了单自由度体系在地震作用下的能量反应公式,通过对结构地震反应能量的计算,综合考虑地震动三要素和结构自身动力特性,分析了地震总输入能受各种因素影响的变化规律及地震总输入能在滞回耗能和阻尼耗能之间分配受各因素影响的变化规律。

单自由度自复位体系设计能量谱研究

本文对具有旗帜型滞回模型的单自由度自复位体系提出了设计能量谱的构造方法,包括设计输入能量谱和设计滞回耗能比谱。首先按中国规范场地类别选取360条实际强震记录进行时程分析,对影响单自由度自复位体系输入能量谱和滞回耗能比谱的参数,包括地震波类型、滞回模型、阻尼比、延性系数等进行研究。在此基础上分别建议了设计输入能量谱和设计滞回耗能比谱及其曲线参数的确定方法,并与实际强震记录计算结果进行比较。结果表明结构滞回模型对能量谱影响明显;阻尼比和延性系数对输入能量谱的影响在整个周期范围内有显著差异,但均有明显的削峰作用。建议的两种设计能量谱综合考虑了结构参数、地震波参数和中国场地类别的影响,可以较好的拟合实际情况,并对弹塑性单自由度自复位体系在地震作用下的耗能需求做出较准确的估计。

单自由度体系残余位移分析及损伤评价

结构经历地震后的残余位移可作为结构震后可修复能力的重要指标,研究结构的残余位移对于地震灾区震损结构性能的评价具有重要意义。本文以双线型单自由度体系为计算模型,选取了中国规范对应的4种场地120条地震动,通过弹塑性动力时程分析,分析了场地条件、屈服后刚度比、强度折减系数和周期等参数对残余位移的影响。分析结果表明,场地条件、屈服后刚度比和周期是影响残余位移的主要因素,强度折减系数对残余位移的影响不大。相关性分析表明,结构的残余位移与最大位移、滞回耗能之间存在较好的线性关系。以Park-Ang损伤模型为基础,提出了震后单自由度体系基于残余位移的损伤评价方法。

抗震结构的滞回耗能谱

本文在分析不同类型地面运动引起抗震结构不同类型破坏的基础上,指出结构滞回耗能总量是累积破坏的重要参数,以1735条实际地震记录作为输入计算了不同动力参数单自由度体系弹性及弹塑性总输入能量及滞回耗能量,得出计算弹塑性体系滞回耗能谱的简化公式。

基于MPA方法的结构滞回耗能计算

在能量反应分析中,滞回耗能是最具明确工程意义的而又便于工程应用的能量指标,可用以衡量结构的塑性累积损伤。然而,以往研究中,在计算多自由度体系的滞回耗能时,通常采用时程分析法,计算比较烦杂,不利于工程实际的应用。因此,本文提出了一种采用模态pushover分析(MPA)计算多层结构滞回耗能的简便方法,并通过两个高层结构算例,验证了该方法的精度。结果表明:基于模态pushover分析的结构滞回耗能计算方法精度良好,结果可靠;对于框架结构,可以直接采用第一阶模态(倒三角)加载模式对结构进行pushover分析计算,对于高层框架剪力墙结构,必须组合高阶模态的滞回耗能计算结果。

窄带随机噪声激励下线性碰撞系统的响应

研究了单自由度线性单边碰撞系统在窄带随机噪声激励下的次共振响应问题.用Zhurav-lev变换将碰撞系统转化为连续的非碰撞系统,然后用随机平均法得到了关于慢变量的随机微分方程.在约束距离为0时,用矩方法给出了系统响应幅值二阶矩的解析表达式.在约束距离不为0时,近似地得到了系统响应幅值二阶矩的解析表达式.讨论了系统阻尼项、窄带随机噪声的带宽和中心频率以及碰撞恢复系数等参数对于系统响应的影响.理论计算和数值模拟表明,系统响应幅值将在激励频率接近于次共振频率时达到最大,而当激励频率逐渐偏离次共振频率时,系统响应迅速衰减.数值模拟表明提出的方法是有效的.