地震反应分析中Caughey阻尼系数的优化解

传统方法建立Caughey阻尼矩阵时,存在选择多个合理参考频率及避免负模态阻尼比的问题.为此,基于地震反应谱分析,以结构的峰值位移误差最小为优化目标,将模态阻尼比大于零为约束条件,提出了优化Caughey阻尼系数的约束二次规划方法.然后,以一个直径90米,高15米的穹顶结构为例,说明当不同动力反应的显著贡献模态不同,且相应的固有频率有巨大差异时,有必要采用Caughey阻尼矩阵.同时,分析比较了传统方法和优化方法对结构地震反应误差的影响.计算结果表明:传统方法选择的参考频率忽略了不同模态对动力反应贡献的差别,这导致不同激励下的动力反应的计算精度有很大差别;优化方法可使显著贡献模态的阻尼比合理,对于4阶以上Caughey级数,优化方法的计算误差都小于传统方法.

阻尼对地铁引起地面振动计算的影响

地铁振动的频率多为中高频,且分布范围广,土体特性更是异常复杂。因此,地铁引起土体振动时,将产生复杂的拍现象,根据地铁引起土体振动频率的特性,提出确定阻尼比控制频率的合理个数和大小,从而使振动在其整个频率分布范围内的阻尼比与事先确定的控制阻尼比之差满足要求,进而建立Caughey阻尼模型;利用Caughey阻尼模型,通过有限元方法计算地铁引起土体的振动响应,并与按Rayleigh阻尼模型的计算结果进行比较,从而考察阻尼对地铁引起地面振动计算结果的影响。

阻尼效应的振动台模型试验研究

设计并进行了10层框架的模型振动台试验,分别进行了低频、中频、高频地震波模型试验.根据模型试验结果,应用不同模型试验数据分析方法——自由振动衰减、半功率法和HHT变换法,得出了模型结构前3阶自振频率及对应的振型阻尼比;再分别采用Rayleigh阻尼假定和Caughey阻尼假定,进行了相应模型结构地震反应的数值模拟,比较了不同阻尼模型之间的差异;较为详细地描述了根据试验结果作出较为合理的数值模拟的过程.

基于等效复阻尼理论的模态叠加法

依据对偶原则,频率相关黏性阻尼是复阻尼在实数域中的表达形式,可作为一种等效复阻尼,且具有稳定性和每一循环消耗能量与激励频率无关的优点。将地震波的卓越频率作为激励频率,结合短时傅里叶变换,提出了单一材料结构频率相关黏性阻尼的模态叠加法;对于不同材料阻尼特性混合结构的频率相关黏性阻尼,利用最小二乘法拟合Caughey阻尼矩阵,以近似模拟频率相关黏性阻尼矩阵,提出了Caughey阻尼理论模态叠加法,成果实现了单一材料和混合材料结构等效复阻尼运动方程的模态叠加法,为基于复阻尼理论的结构振型分解反应谱法提供理论依据。

关于阻尼模型及其应用的几点探讨

指出阻尼作为结构动力响应分析的最重要的参数之一,是结构振动中描述能量耗散的指标,介绍了阻尼的分类及几种常见阻尼模型,并对其在结构动力分析中的应用做了简单阐述,为结构动力特性研究提供了理论依据。