支座激励下端部带水平减震装置悬索的动力分析

近年来工程中常将索网幕墙直接支承在两相邻结构上,在地震作用下两相邻结构的相对位移将引起索网幕墙破坏,造成安全隐患。针对相邻结构间单向索采光顶,提出在悬索端部附加水平减震装置来减小悬索的地震响应。水平减震装置包括弹簧和阻尼装置,弹簧装置可以减少悬索的地震输入,而阻尼装置可为结构提供附加阻尼;建立了端部带减震装置悬索的动力模型,推导了频率及模态阻尼比的计算公式,分析结构的阻尼特性,对支座激励下端部带减震装置悬索进行动力试验,检验了减震效果。结果表明:悬索动力特征系数αb^(2)、刚度系数γ_(k)及阻尼系数ν是控制结构振动特性的3个无量纲关键参数,为了给悬索提供足够的附加阻尼,建议在工程上ν取值0~150,γ_(k)取值0~1;经减震装置参数的合理设置,悬索的动索力和动位移可减小30%以上。αb^(2)较小或支座激励远离悬索自振频率时可仅在索端部设置弹簧减震装置,αb^(2)较大且支座激励接近悬索自振频率时需设置弹簧阻尼减震装置。

支座激励下附加弹簧保护装置悬索的非线性动力分析

索网幕墙常支承于两相邻结构,动力作用将激起相邻结构产生相对变形,其作为支座激励将引起索网产生约束次内力,进而导致索网幕墙失效。在索端附加弹簧保护装置,利用弹簧装置吸收支座相对变形,可以有效减小支座运动对索网幕墙的影响。建立支座激励下附加弹簧保护装置悬索振动的动力模型,引入边界条件,求解微分方程得到频率的特征方程和振型方程,并利用多尺度法求得简谐支座激励下主共振响应的近似解和幅频响应方程。分析了附加弹簧与悬索刚度比对不同垂度悬索前三阶频率、振型和幅频响应的影响规律。该模型可有助于合理选择附加弹簧与悬索刚度比,研究表明附加弹簧保护装置可同时降低悬索最大变形和最大索力响应,从而为相邻结构间索网幕墙的减震设计提供一定参考。

支座运动激励下索-梁结构非线性振动分析

利用达朗贝尔原理,建立了支座运动下索-梁结构的面内面外耦合运动偏微分方程,根据拉索一端对悬臂梁自由端的连接简化引入自然边界条件,选取斜拉索、梁的低阶模态,利用Galerkin法得到索-梁结构的常微分运动方程。仿真分析表明,在支座运动激励下,索-梁结构中的拉索会产生面内面外耦合的参数振动,而梁则仅在面内进行振动。

竖向激励下斜拉桥的内共振动力响应分析

将斜拉桥简化为单自由度振子-索模型,对振动方程进行线性简化;采用Matlab程序和Ansys程序分别对简化模型进行模态分析。索桥频率比分别取0.98、1.00和1.04,在模型支座处施加竖向加速度激励,进行时程分析,求解了系统的动力响应。分析结果表明,单自由度振子-索模型分析斜拉桥的振动问题是有效的和可行的。当索桥频率比在1∶1附近时,拉索与振子的振动存在耦合效应,产生内共振;在简谐支座竖向加速度激励下,系统的动力响应存在瞬态阶段和稳态阶段,响应峰值出现在瞬态阶段,拉索振动以第1阶模态振型为主;拉索动索力和拉索与振子间的相互作用在稳态阶段的幅值均出现漂移现象,拉索动索力变化幅度剧烈。因此,在斜拉桥设计和索力测试中要考虑索桥内共振的影响。

非一致地震动下不利斜拉索及其支座输入研究

为研究斜拉桥在非一致地震动下的拉索受力规律,本文以实际工程——某半漂浮体系的双塔斜拉桥为原型,建立有限元模型进行数值分析。首先研究谐波共振下的斜拉索内力分布:分别以结构自振频率和场地功率谱峰值频率生成谐波,分析各种方向的组合输入方式对斜拉索内力响应的影响;然后输入人工合成的非一致地震动,研究行波效应对斜索内力响应的影响。结果表明,不利拉索的位置随谐波的频率和输入方向的不同而不同。同一频率下,不同输入方向方式对索力响应的影响程度为:竖向>纵向>横向;行波效应在视波速较低时比较显著,索力幅值增减较大,但高视波速下,行波效应减弱,接近无行波效应的状态。行波效应的人工合成地震动下桥索的响应与谐波激励下的响应相似,但索力分布的不对称性和不利拉索的位置均与谐波作用时有所不同。

抛投式机器人高过载弹射泡沫塑料的共振吸能特性

针对抛投式机器人弹射过程中存在的高过载问题,使用缓冲材料对机器人进行减过载处理。讨论了缓冲材料在高过载情况下的吸能特性,根据抛投式机器人缓冲保护壳的结构和缓冲材料的性质,建立了单自由度支座激励系统数学模型,并对其系统固有频率和放大系数进行了分析。利用弹射器内弹道加速度测量系统测量了弹射器的激励曲线和机器人在缓冲材料作用下的响应。实验结果表明,当缓冲系统的固有频率与弹射器的激励频率接近时,系统产生共振,机器人所受过载增加。通过调整缓冲系统的参数,改变其固有频率,使系统放大系数小于1,避免产生共振。

随机振动条件下包装件动态特性识别方法

目的建立一种识别包装件在随机振动激励条件下的动态特性方法。方法基于多自由度系统的伊藤方程,运用随机响应矩分析法分析系统的恢复力特性和阻尼特性与响应统计量之间的数学关系,建立应用推导的代数关系分析系统动态特性的方法。采用单自由度非线性系统和二自由度线性系统作为实例,验证方法的准确性。结果从实例中参数识别结果和真实值的对比表明,识别结果的误差小于2%,具有良好的准确性。文中方法是一种仅应用响应数据的时域方法,具有良好的通用性。结论文中方法可用于随机振动激励条件下包装件的动态特性识别。

工程索结构动力学:非线性建模与分析

索结构因其轻、柔及高强度等特性被作为受拉构件广泛应用于工程领域.一方面,环境载荷激励下索结构产生了复杂的大幅动力响应,给结构带来危害;另一方面,索结构是一个同时含有平方和立方非线性的典型力学系统,具有非常丰富的非线性动力学行为.因此,索动力学的研究受到了工程界和力学界的广泛关注,产生了大量的研究成果.本文尝试从索结构动力学建模、非线性内共振分析、支座运动激励下的索动力学以及复杂环境载荷作用4个方面对索动力学研究进行总结,并讨论目前研究的局限性.