近场具有脉冲地层运动的单自由度双线性结构残余位移比谱

遭受近场具有脉冲地层运动的桥梁由于非线性变形桥墩会产生残余位移,给桥梁震后的维修和重建带来困难。运用BISPEC程序,选择45条近场具有脉冲地震记录,进行不同基本周期、延性系数、双线性因子的单自由度双线性结构的时程响应及残余位移比分析。结果表明:不同地震动作用下,单自由度双线性结构的残余位移的离散性很大;场地类型、结构周期和位移延性对残余位移比的影响不大,双线性因子对残余位移比的影响很大;双线性因子大于0.1时残余位移比很小,双线性因子从0.1变到-0.1时残余位移比迅速增加,双线性因子小于-0.05后,残余位移比接近1。针对单自由度双线性结构的设计,提出近场具有脉冲地层运动的残余位移比谱。应用该谱的工程实例分析结果与非线性时程响应的分析结果吻合较好。

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。

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。

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。

高斯流场中单自由度线性体系非高斯振动响应试验研究

对于风湍流等高斯分布流速场中的线性结构体系,当考虑荷载中脉动流速二次项的影响时,理论上其振动响应将呈现非高斯分布特性。基于调试得到的不同粗糙工况高斯流场,开展了单自由度线性体系顺流向振动响应测试,研究了单自由度线性体系加速度响应的非高斯分布特性,分析了粗糙度对响应非高斯成分的影响,讨论了三种常见非高斯概率密度逼近方法对响应的拟合效果。试验结果表明:试验高斯流场中单自由度线性体系的顺流向加速度响应主要呈现出尖峰非高斯分布特征,且随着紊流度的提高,响应非高斯性有增强的趋势;响应的非高斯概率密度宜采用高斯混合模型方法进行拟合。

适用于一类非线性振子的修正MICKENS方法

研究具有奇非线性单自由度保守系统的非线性振动 .通过改进Mickens的迭代法建立频率的两个解析逼近公式 。

分析非线性随机结构动态响应的等效随机系统法

在确定性非线性系统等效线性化方法的基础上 ,提出了分析含有随机参数的非线性结构动态响应的等效随机系统法。考虑了最一般的多自由度系统 ,以刚度随机为例推导了等效随机系统法的公式 ,并给出等效随机系统法的算法。以非线性单自由度系统为算例进行计算 ,结果表明 ,等效随机系统法得到的解与Monte Carlo模拟解几乎完全吻合。本方法精度较高 ,且与Monte Carlo法相比计算时间大大缩短。

一类非线性振动周期与周期解的解析逼近

研究具有奇非线性单自由度保守系统的非线性振动。将控制方程的线性化与调和平衡法组合起来,建立周期及周期解的解析逼近公式.这些公式既适用于小振幅又适用于大振幅情况.举例说明提出方法的有效性.

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.

窄带随机噪声作用下单自由度非线性干摩擦系统的响应

研究了单自由度非线性干摩擦系统在窄带随机噪声参数激励下的主共振响应问题.用Krylov-Bogoliubov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.在有随机扰动情形,用线性化方法和矩方法给出了系统响应稳态矩计算的近似计算公式.讨论了系统阻尼项、非线性项、随机扰动项和干摩擦项等参数对于系统响应的影响.理论计算和数值模拟表明,当非线性强度增大时系统的响应显著变小,系统分岔点滞后;随着激励频率的增大系统响应变大,而当激励频率小于一定的值时,系统响应为零;增加干摩擦强度或者阻尼,可以减少系统的响应,并且使得系统分岔滞后.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.数值模拟表明该方法是有效的.

超高斯激励下的线性系统响应研究

传统随机振动试验的频域方法所模拟的是平稳高斯信号,但是实际振动环境往往是超高斯的,尤其是输电塔线系统受到的风载,且超高斯激励和高斯激励对结构的损害差异很大,因此对超高斯振动环境试验的研究就变得尤为重要。线性系统响应的超高斯特性研究是超高斯振动环境试验的关键,也是实现功率谱密度和峭度同时复现的基础。本文研究了超高斯激励下的线性系统响应,推导得到了响应峭度的时域和频域计算公式,并给出单自由度线性系统响应峭度的具体表达式。公式揭示了线性系统响应的超高斯特性与系统的阻尼比和激励的超高斯特性之间的关系,通过仿真验证了这一结论。最后搭建试验平台,对一根单输入单输出的悬臂梁进行了振动控制试验。试验结果表明其输出响应谱与给定的参考谱之间的误差完全满足工程中±3dB要求,而峭度则满足完全满足参考要求。

近断层地震动运动特征对长周期结构地震响应的影响分析

选择台湾集集近断层地震动记录作为地震动输入,系统考察了近断层地震动破裂方向性、上盘效应、脉冲效应等运动特征对双线性单自由度体系、长周期隔震建筑和斜拉桥结构地震响应的影响。计算结果表明,脉冲型地震动对结构的效应随双线性单自由度体系的初始自振周期增大而变大,在长周期段结构的脉冲效应最显著;地震动破裂方向性和上盘效应对单自由度体系位移需求的影响与体系周期有关。对于隔震建筑和大跨度斜拉桥等长周期结构,近断层地震动破裂方向性对结构的效应较显著;上盘效应对长周期结构的影响明显;地震动的速度脉冲运动特征总的来说放大了结构响应。

地震总输入能量与瞬时输入能量谱的研究

现有的抗震设计理论大多是基于承载力或强度的设计方法,与其相应的反应谱理论最大的缺陷是无法反映地震动持时的影响,而以地震动能量作为设计参数时就能弥补现有抗震理论的不足。本文按照反应谱理论的思路建立了线性单自由度体系的地震动总输入能量谱和瞬时输入能量谱。研究发现,阻尼比为5%时的地震动总输入能量谱和最大瞬时输入能量谱的等价速度谱可以分别用阻尼比为0.5%和10%下的拟速度谱来近似获得;地震波的V/A值大于0.15时,总输入能量谱的Δt谱峰值与地震波的强震持时呈线性增长关系,V/A值小于0.15时,两者间的关系无规律性。最大瞬时输入能量谱的Δt谱峰值基本不受地震波的V/A值与强震持时的影响;输入能量谱(总输入能量谱与最大瞬时输入能量谱)的特征周期随地震波V/A值的增大而增大,根据分析结果本文提出了线性单自由度体系输入能量谱的简化计算方法,方法简便,计算结果偏安全。

近断层滑冲型地震动频谱特性及强度指标研究

我国抗震规范对近断层滑冲型地震动未进行专门规定.通过与普通地震动的反应谱及周期参数的对比分析,探讨近断层滑冲型地震动的频谱特性,并通过分析近断层滑冲型地震动典型强度指标与双线性单自由度体系最大响应的相关性,探讨结构地震反应分析时强度指标的选取问题.结果表明:近断层滑冲型地震动的平均加速度反应谱、速度反应谱、位移反应谱、输入能量谱与滞回耗能谱均明显大于普通地震动,且两类地震动的放大系数具有一定的分布规律;近断层滑冲型地震动各周期参数均明显大于普通地震动,但不同周期参数的变异系数差别较大,各周期参数间的相关性也有较大不同;在进行近断层滑冲型地震动作用下的结构地震反应分析时,建议对短周期结构采用峰值加速度选择与调整地震动输入,而对中、长周期结构采用峰值速度选择与调整地震动输入.

地震动输入能量谱的研究

现有的抗震设计理论,大多是基于承载力或强度的设计方法,与其相应的反应谱理论最大的缺陷是无法反映地震动持时的影响,而以地震动能量作为设计参数时,就能弥补现有抗震理论的不足。本文按照反应谱理论的思路建立了线性单自由度体系的地震动输入能量谱。研究发现,输入能量谱对体系的阻尼比不敏感,地震波峰值速度与峰值加速度比值(V/A)和强震持时(Δt)对谱形的影响较大,体系的输入能量与地震波的峰值平方成正比,根据分析结果,本文提出了线性单自由度体系输入能量谱的简化计算方法,方法较为简便,计算结果偏安全。

地震总输入能量谱的拟速度谱估计

以阻尼比的变化对线性单自由度体系的总输入能不产生影响这一结论为基础,获得了线性单自由度体系地震动输入能拟速度谱估计的方法,研究表明,单自由度体系在某地震波作用下的总输入能等价速度谱可由阻尼比为0.5%的拟速度谱来近似获得。

残余位移反应谱的参数影响研究

从PEER强震数据库中选取4类场地的320条地震动记录作为输入,采用BISPEC程序对非线性单自由度(SDOF)体系(周期T=0.05—5s)进行非线性时程分析,得到相应的残余位移反应谱(Dres),进而研究地震动特性和恢复力模型动力参数对Dres的影响,得到如下结论:①Dres谱值随震级和PGA的增加而增大;其他设防烈度的Dres可由PGA其他与PGA基准之比调整基准烈度的Dres得到。②场地土较硬时,场地类型对Dres的影响较小;场地土较软时,Dres谱值随土质的变软而增大。③当位移延性比μ较小时,屈服后刚度比η对Dres的影响可忽略;但当μ较大时,Dres谱值随η的增加而减小。另外,Dres谱值还随阻尼比ξ的增加而减小。④随着T或μ的增大,Dres谱值均呈递增趋势;但当μ>3后,μ对Dres谱值的影响有所下降。

突变理论在结构动力学中的应用尝试

“结构力学”是建筑结构、水工结构、桥梁结构等诸多学科专业的技术基础课程。结构动力学是“结构力学”的一个重要组成部分。其中占有较大篇幅的单自由度体系的动力分析虽然比较简单．但是非常重要。首先，许多工程宴际的动力问题可以按单自由度体系进行计算和初步估计。其次。

复合消能防撞圈数值模拟方法研究

本文选取两种我国工程上已经使用过的复合消能防撞圈拟合方法,分别为朱王唐ZWT模型和通用非线性单自由度离散梁(General Nonlinear 1DOF Discrete Beam)GNDB模型。通过理论介绍和仿真分析模拟对比,阐述两种方法的异同和应用方法。