包装件在重复冲击下响应加速度计算

根据瞬态振动理论和重复冲击下响应迭加效应，计算单自由度包装件的响应加速度及其最大值。

高速铁路桥梁车致加速度响应监测数据分类方法研究

为提高不同列车过桥时基于车致加速度响应的桥梁结构损伤识别准确性,提出了一种基于加速度传感器的高速铁路桥梁车致加速度响应监测数据分类方法。该方法根据桥梁结构健康监测系统中加速度传感器监测数据幅值的变化趋势,在监测数据时程曲线中确定2个标记点,将标记点对应的时间分别作为列车抵达和驶离传感器的近似时间,然后通过2个不同位置加速度传感器的标记点识别出高铁列车的相对车速、行驶方向和编组数量,并据此对桥梁结构车致加速度响应监测数据进行分类。将该方法应用于商合杭客专裕溪河特大桥健康监测系统中,实现了对不同列车荷载作用下的桥梁结构车致加速度响应监测数据的程序化自动分类,识别出的列车编组数量和行驶方向与现场视频监控结果一致。

随机振动加速度响应谱及与冲击等效性分析

目的 获得随机振动的加速度响应谱,提升随机振动与冲击的等效性分析精度。方法 首先,基于维纳-辛钦定理,推导单自由度系统在随机振动基础激励作用下加速度响应均方值的通用表达式;其次,分别推导单自由度系统在理想白噪声和限带非均匀谱随机振动基础激励作用下的加速度响应均方值;再次,基于3σ准则,推导限带非均匀谱随机振动的3σ加速度响应谱;最后,基于加速度响应等效,通过将装备随机振动条件的3σ加速度响应谱与冲击条件的冲击响应谱进行等效性分析,对GJB 150.18A—2009中的冲击试验剪裁条件进行精细优化。结果 精细优化后,可有效改善冲击试验剪裁条件的工程实施精度。结论 获得了限带非均匀谱随机振动的3σ加速度响应谱,并基于此对GJB 150.18A—2009中的冲击试验剪裁条件进行了精细优化,对于装备合理剪裁冲击试验具有借鉴意义。

基于加速度响应的柱锤冲扩桩加固土体影响范围研究

为明确柱锤冲扩桩成桩对地基土加固影响范围,通过试验确定填筑土体基本参数,开展室内模型试验,对土体内部加速度响应衰减规律进行分析,划分土体加固影响范围。得到结论:(1)通过浸水荷载实验,孔隙比e=0.9时,浸水条件下的有荷试验土体会发生较大塌陷变形,不加以处理用于工程地基具有较大隐患;(2)结合土体加速度响应规律,地基土在竖向、斜向、横向加速度峰值响应随距离衰减呈负幂指数关系;(3)根据加速度峰值衰减规律,可以大致确定土体加固影响范围边界在水平距离2d、竖向4.5d、斜向4.9d范围以内。

运输包装随机振动的加速度响应谱分析

正切型运输包装系统的加速度随机振动响应谱理论尚未进行系统研究,然而产品加速度响应是评价产品包装有效性的关键指标,而且很大一部分包装材料在一定变形范围内符合正切型的力-位移关系。将考虑关键部件的运输包装随机振动模型化为两自由度正切型包装系统,建立了系统的加速度响应谱求解方法,讨论了所提方法的适用范围,并采用数值模拟验证了所提方法的有效性。在此基础上,进一步探究了加速度响应谱对于外激强度和系统参数的敏感性,分析了正切型系统的硬弹簧非线性效应。随着激励水平提高,由于正切型刚度“硬弹簧”非线性作用,从而使产品主体的一阶响应峰值点频率及关键件一阶、二阶响应峰值点频率向右偏移逐渐增大;存在一个最佳的系统非线性特征参数β*,使关键件的一阶响应峰值或响应总体能量最小;系统的阻尼比、频率比、关键部件与产品的质量比对响应起着十分明显的“多阶调频调节带宽”作用。所提方法不仅能够有效地预测产品主体和关键件的响应,也为包装优化设计提供理论依据。

重载列车荷载下新型预应力路基的加速度响应试验研究

路基的加速度响应是表征列车荷载下路基体振动剧烈程度的代表性参数。基于Buckingham π理论,研制了缩尺预应力路基动力模型试验系统,并开展了不同重载列车轴重、预应力大小和加载振次下的预应力路基加速度响应试验。结果表明:(1)预应力钢筋在张拉锚固后,由于路基土的蠕变变形会出现预应力损失现象,建议实际工程中进行超张拉;(2)路基在循环动荷载作用下产生显著的周期性响应,相同位置处横向加速度均小于竖向加速度,且振动能量从路肩向坡脚方向逐步衰减;(3)短期加载测试下,各测点加速度峰值基本随列车轴重的增加线性增大,随预应力的增加而近似线性减小;(4)35t大轴重列车长期荷载作用下,预应力100kPa下路基加速度有效值随振动次数的增加先减小后趋于稳定,且均小于无预应力工况下的加速度有效值。以上结果表明预应力加固结构在降低路基动力响应方面具有积极作用。

埋深比对地铁车站与临近多层建筑峰值加速度响应的影响

为了对城市密集建筑区的抗震设计提供理论依据和参考,以三层三跨岛式车站和多层框架建筑为研究对象,采用有限元软件Abaqus对层状场地中由地铁车站与两个框架结构所组成的左右对称模型进行数值模拟实验,分析了不同埋深比对结构-土-结构相互作用(structure-soil-structure interaction,SSSI)效应的影响规律。结果表明,在地震作用下,当地铁车站埋深比小于等于1.5时,地铁车站与临近多层框架建筑间的SSSI效应对车站下半部分和上方框架结构所产生的不利影响值得重视;在埋深比增大过程中,临近建筑对车站上半区域的有利影响以及对车站整体的其他影响逐渐减弱,而车站对临近建筑的影响会整体趋向有利;地震动的频谱特性是地铁车站与临近多层建筑间地震反应的主要影响因素之一。

地震作用下地裂缝场地地表加速度响应的振动台试验研究

本文以西安地铁二号线穿越F6和F6'段地裂缝场地为原型,对水平地震作用下地裂缝场地地表加速度响应规律开展1∶15的振动台模型试验研究。试验时分别施加7种不同峰值加速度的El Centro波和Taft波激励,实测地裂缝场地表面6个测点的响应加速度值。试验结果表明:在El Centro波激励下,地裂缝场地地表响应加速度放大系数均大于1.0,但随着激励峰值加速度增大,放大系数以激励峰值加速度300gal为界呈"z"字形骤降;Taft波激励下,地裂缝场地表面响应加速度放大系数均大于1.0,但随着激励峰值加速度增大,放大系数以激励峰值加速度200gal为界呈两段折线形减小且渐趋平缓。在El Centro波和Taft波激励下,地裂缝场地表面的响应加速度放大系数均随着激励峰值加速度的增加而减小,但减小速率和变化形态因激励地震波不同而有差异。工程实践中,建议避免将工程结构布设于"y"形地裂缝间的楔形体中,或者采取切实有效的抗震或减震措施。

斜坡加速度动力响应特性的大型振动台试验研究

以"5·12"汶川地震灾区典型斜坡为原型,采用水平层状上硬下软和上软下硬2种岩性组合概念模型,设计并完成比例1:100的大型振动台试验。在满足相似律的条件下,通过输入不同地震波类型、频率、激振方向和振幅,系统地研究模型斜坡的地震动力响应特性。以输入加速度峰值0.3g为例,分析不同岩性组合模型斜坡在单向天然地震波作用下的同向加速度动力响应规律,研究结果表明,加速度沿竖直和水平方向的响应都呈现明显的非线性特征;总体上,高程对地震波具有明显的放大效应。在水平向地震波作用下,斜坡的动力响应主要出现在斜坡的中上段,而在同等强度的激振力作用下,竖直向加速度最大放大倍数仅相当于水平向加速度最大放大倍数的1/2左右,且动力响应较强部位主要出现在斜坡的中下段。不同岩性组合结构对加速度响应规律的影响也因激振方向不同而异,在水平向地震波作用下,上硬下软组合斜坡总体上要比上软下硬组合斜坡对加速度的放大程度大,在竖直向地震波作用下则相反。通过对比坡面不同高程处的加速度傅里叶谱表明,在地震波从下往上传播过程中,上硬下软斜坡对起放大作用的频段具有明显的选择性,竖直向激振条件下对2种岩性组合斜坡加速度起放大作用的卓越频率比水平向激振条件下的卓越频率大得多。

岩性及岩体结构对斜坡地震加速度响应的影响

斜坡岩体的岩性及岩体结构是斜坡在地震作用下产生变形破坏的主要控制因素。基于振动台模型试验,对4个斜坡模型探讨了这2个因素对斜坡地震动力响应的影响。岩性包括强度相对较高的硬岩和强度相对较低的软岩,对这两种岩性的斜坡又分别考虑了不含结构面的均质斜坡和含水平层状结构面的斜坡。基于传感器采集到的大量数据,以主频相近的天然地震波和10 Hz正弦波加载为分析工况,获得了以下几点认识:(1)4个模型斜坡坡面和坡内的水平向加速度均具有高程放大效应,尤其是软岩斜坡坡顶放大效应最显著;(2)软岩斜坡对水平向加速度的高程放大效应强于硬岩斜坡,尤其是在均质斜坡中表现最显著,均质软岩斜坡的高程放大效应呈现出明显的非线性特征;(3)当加载方向与水平层面平行时,含水平层状结构面的斜坡比均质斜坡产生了更强的高程放大效应,且在软岩斜坡中体现最显著;(4)岩性差异对斜坡水平向加速度高程效应的影响比结构差异的影响更为显著。研究结果为岩质斜坡的抗震设计提供了一定参考。

地裂缝场地加速度响应振动台试验研究

地裂缝对工程结构的安全性影响巨大。在高烈度地区,若仍采用空间避让原则,势必浪费有限的土地资源,制约城市建设与经济发展。为了研究地裂缝场地的动力响应,使其得到更好的应用,以西安f4地裂缝为例,进行地裂缝场地地震动力响应振动台试验研究。试验结果分析表明：加速度放大系数与输入地震波类型和强度、土层性质和厚度及测点位置等因素有关;地裂缝场地加速度响应存在上、下盘效应,地表峰值加速度在裂缝处达到最大,并向两侧递减,下盘峰值加速度衰减速率比上盘快;裂缝两侧测点的加速度峰值存在时间差,上盘加速度变化频率较快。其研究成果将为地裂缝场地的工程应用提供参考。

地震动强度对斜坡加速度动力响应规律的影响

依托大型振动台试验成果,采用加速度响应峰值PGA及其放大系数相结合的分析方法,系统地探讨了上硬、下软和上软、下硬两种岩性组合结构斜坡模型,分别在正弦波和天然地震波作用下坡面各高程点的水平向和竖直向加速度响应随震动强度增大的变化规律。试验结果分析表明:①在天然波作用下两斜坡模型的水平向和竖直向PGA均随震动强度增大而增大,而放大系数则随震动强度增大到一定程度时,逐渐减小并趋于稳定;②在正弦波作用下两斜坡模型的水平向和竖直向PGA亦随震动强度增大而增大,然而竖直向PGA放大系数随震动强度增大亦有所增大,说明竖直向加速度响应表现出了相对于水平向响应较弱的非线性特征;③在水平向和竖直向地震力作用下加速度响应沿高程表现出的放大效应分别体现在斜坡模型的上段和下段。此外,斜坡模型的加速度响应沿坡面在坡脚、坡中和坡肩等特殊部位出现了多个极值区;④在水平向地震力作用下低频的地震波作用要强于高频地震波,且加速度在上硬、下软岩性组合结构斜坡模型中的响应要强于上软、下硬岩性组合斜坡模型;在竖直向地震力作用下则呈现相反结果。其研究结果对高地震风险山区的防震减灾及灾后重建都具有指导和借鉴意义。

PVDF水听器加速度响应特性的有限元分析

本文用有限元法分析了压电高聚物PVDF圆柱形水听器的材料参数与几何尺寸对其加速度响应的影响。针对理论分析，进行了水听器加速度响应实验，实验结果与理论分析基本相符。

浅埋偏压小净距隧道加速度响应规律试验与数值模拟研究

为了获得浅埋偏压小净距隧道在地震作用下的加速度响应规律,采用振动台试验与数值模拟相结合的方法,以双向大瑞波(DR-XZ)作为加载波,研究了在不同加速度激振峰值作用下浅埋偏压小净距隧道的加速度响应规律,探讨了非偏压与偏压对浅埋小净距隧道加速度响应的影响。研究结果表明:在双向加载波水平方向上隧道的右半拱加速度响应较为强烈,竖直方向上拱顶与拱脚处加速度响应较为强烈;相对比隧道在加载波的水平方向上加速度响应,竖直方向上隧道加速度响应较为剧烈;地震波的激振方向对隧道加速度响应有较大的影响;隧道测点加速度响应变化趋势受上覆岩层的厚度、中岩柱及岩质边坡等因素影响;振动台试验值与数值模拟值之间的误差在合理的范围内,且两者变化趋势较为相似,验证了振动台试验的合理性与数值模拟结果的可靠性;相对于偏压隧道,非偏压隧道的加速度响应规律性较强,偏压对隧道加速度响应的影响作用较强。

顺层岩质边坡加速度响应规律和滑动堵江机制大型振动台试验研究

根据动力模型试验的相似关系,制作1个尺寸为3.0 m×0.8 m×1.6 m(长×宽×高)坡角为40°的顺层模型边坡,设计传感器的布置和试验输入方案,并完成大型振动台试验。试验发现,在坡面上水平加速度随着坡高增加有明显的放大作用,并且该放大作用呈现出非线性和在不同高程的分段性特征,在坡高的1/3以下,加速度放大效应明显,在坡高2/3到坡顶处放大系数急剧增大,中间段水平加速度放大系数增长较为缓慢;在坡体内部竖直方向上,随着高程增加,加速度放大系也表现出非线性放大效应;在坡体水平方向上,在坡面一定深度内坡面处的加速度放大系数大于坡体内部,表现出趋表效应。根据破坏后的特征及试验过程中的视频回放和分析,得出模型边坡的滑动堵江机制为地震诱发→后缘松动拉裂→前缘剪切→高速下滑→对岸阻挡隆起→堆积坡脚→形成堰塞体。研究成果对地震灾区滑坡以及堰塞湖形成机制的认识和减灾防灾有一定的价值。

利用加速度响应连续小波变换的时变系统物理参数识别

基于小波理论,推导了函数积分运算的连续小波变换计算方法,应用此方法仅用线性时变结构的振动加速度响应信号,就可计算出速度和位移响应信号的连续小波变换值,并将振动微分方程组转换成用小波表示的线性方程组,求解不同时刻的线性代数方程组识别出时变结构的物理参数(质量、刚度和阻尼)。以5自由度时变结构为仿真算例,利用添加噪声的采集信号,识别了突变、线性变化和周期变化3种不同类型的时变物理参数,算例验证了识别方法的正确性、有效性和抗噪声能力。最后还研究了多尺度分析对参数识别的影响,给出了尺度参数区间选取和离散的依据。

爆炸荷载下不同锚固参数围岩的加速度响应分析

地下洞室岩体加速度过大易造成围岩的不稳定,通过由模型试验得到的加速度-时程曲线分析,研究了爆炸荷载作用下不同锚固参数洞室围岩的加速度响应特征。分别阐述了洞室拱顶、底板、两帮加速度时程曲线的形态及其峰值大小,重点比较了洞室围岩因锚杆加固方式的不同对爆炸产生加速度响应的差异,结果表明,拱顶垂直和右帮水平加速度-时程曲线较光滑,而底板和左帮垂直加速度-时程曲线存在较大震动;洞室拱顶加速度峰值最大;4个洞室中锚杆间距最小的洞室,其拱顶、两帮加速度比其他洞室的小,而底板加速度比其他洞室的略大,可见减小锚杆间距可以增加洞室稳定性。

基于加速度响应连续小波变换的线性时变结构瞬时频率识别

推导了函数积分运算的连续小波变换计算方法。借助此法,假设线性时变结构的质量系数为时不变常数,或者其随时间变化的规律已被经验掌握,仅利用线性时变结构自由振动的加速度响应信号,就可以计算出速度响应和位移响应信号的连续小波变换值。将一小段时刻点的线性代数方程组构造成最小二乘问题,求解最小二乘解识别出结构的时变阻尼和时变刚度,从而确定时变结构的瞬时频率。通过对5层剪切梁楼房模型和3自由度密集模态时变结构瞬时频率的识别,验证了识别方法的正确性、有效性和抗噪声能力。

车辆振动加速度响应分析的速度—频域方法

为直接从车辆振动加速度响应中提取车辆特性和车辆激励特性,引入车辆速度参量,构成系统响应—特性—激励关联方程组;由空间输入功率不变的物理特性得到并论证车辆激励特性随车辆速度变化的频域数值规律:激励频率与车辆速度成正比,随机激励加速度等效功率谱与车辆速度的3次方成正比,周期激励加速度等效功率谱与车辆速度的4次方成正比;车辆特性随车辆速度变化较小,即使发生蛇形,只要振动传递路径不发生变化,轮对以上部件间的振动传递关系也基本与车辆速度无关。据此,给出车辆加速度响应分析的速度—频域方法,通过对速度—频谱和速度—名义传递三维图中基本不随车辆速度变化、随车辆速度线性变化和高速低频区突变3类局部峰值的识别,实现对系统响应—特性—激励关联方程组的工程求解。运用结果表明:该方法有效实现了车辆特性与车辆激励的解耦及耦合分析。

随机振动下包装件加速度响应的非高斯特征

研究了随机振动下包装件加速度响应的频域和时域特征,讨论了包装件跳动及缓冲材料非线性对包装件加速度响应的影响。结果表明:高斯激励下,包装件的跳动是引起包装件加速度响应非高斯性的主要原因。无约束条件下,包装件出现明显跳动,加速度响应概率密度分布呈现非高斯分布;在弹性和固定约束条件下,包装件跳动受到限制,当振动强度较大时,加速度响应分布与高斯分布有一定程度的偏离,在振动强度较小时,加速度响应分布符合高斯分布。