Transformer Characteristics of Linear Motor-Transformer Apparatus

The characteristics of linear transformer are studied analytically. The transformer is composed in one of modes of linear motor-transformer apparatus proposed for future wireless light rail vehicle (LRV). The secondary (onboard) power factor can be adjusted at any value by an onboard converter. The equivalent circuit is used to study the transferred power control. The parameters are determined by three-dimensional finite element method (FEM) analysis for one pole-pair model. Under the rated primary (input) and secondary voltage and current, which are specified for linear motor operation, the characteristics of the secondary power factor are cleared. It is also shown that the input capacitor can improve the primary power factor and decrease the input power capacity, but does not change the efficiency. This linear transformer has the efficiency of 91% and the input power factor of 0.87 when the apparatus without input capacitor is controlled at the secondary power factor of 0.4.

基于等效线性化的核电厂频域隔震分析方法研究

在核电构筑物土-结构相互作用(SSI)分析中常用的方法是子结构法,这是由于其采用半解析法地基模拟技术,具有求解速度快、分析系统频率稳定的优势。因此,可在隔震核电厂房楼层反应谱计算中采用子结构法。因隔震支座具有明显的非线性特征,而子结构法基于叠加原理,在求解非线性问题时具有局限性,为了能够采用子结构法求解隔震核电厂房地震响应问题,基于等效线性化理念,在子结构法中实现隔震支座非线性行为模拟,并用SAP 2000软件验证本方法的可行性。将该方法应用于不同地基参数下隔震厂房反应谱计算,将得到的反应谱与采用隔震支座等效刚度计算结果进行对比。研究结果表明,在子结构法中应用等效线性化方法得到的隔震支座滞回曲线与采用SAP2000软件得到的滞回曲线基本一致,证明该方法是可行的;与采用等效刚度计算结果相比,采用迭代收敛刚度计算出的零周期加速度变化较小,主频略降低,峰值略有提高;由于隔震系统卓越频率与场地卓越频率并不接近,因此隔震结构楼层反应谱对地基参数的变化并不敏感。

隔震结构设计加速度反应谱的取值研究

分别采用中国、日本和美国三国规范中定义的等效线形化法和时程分析方法,基于单质点模型计算了不同周期隔震结构的地震反应。通过加速度反应和位移反应发现中国现行抗震设计规范中设计反应谱的长周期段反应谱偏大。文中根据加速度反应谱的时程分析结果,在现有设计反应谱的基础上提出了新的长周期段反应谱修正公式提案。文末采用新提案的设计反应谱,利用等效线性化法对隔震结构进行了地震反应分析,结果与时程分析法的分析结果一致,研究表明新提案的反应谱取值在进行隔震结构的地震反应分析时具有良好的计算精度。

成层场地由基岩反应谱直接计算地表反应谱的等效线性化方法

以太平洋地震工程中心NGA强震数据库为基础,同时收集并分析处理了2008年汶川地震和2011年日本太平洋冲地震的强震记录。通过对近4000个水平地震记录的分析,获得了水平地震动峰值速度(PGV)与阻尼比5%的最大拟速度谱值的简便统计关系式,并与已有研究进行对比验证了该公式的适用性。为了将该公式应用到场地地震反应分析中,用该关系式对近场强震记录进行了回归分析并验证了其适用性。对于水平成层场地,利用笔者提出的PGV与最大拟速度谱的关系式以及速度与应变的近似关系,可由该层的反应谱计算其等效应变,从而可按照等效线性化方法的原理求得传递函数。以加速度反应谱与功率谱密度函数之间的相互转换关系为基础,以功率谱为载体,假定输入地震动为平稳随机过程,根据随机振动理论可由传递函数和输入功率谱算得各层的反应谱。对实际工程场地和竖向钻孔场地的分析表明,该方法有较好的计算精度和适用性。

应用ATC-40能力谱法评估结构目标位移

基于性能的抗震设计思想已得到国际上的普遍认可,其发展的一种趋势是建立简单的非线性方法确定结构非线性行为。非线性静力方法作为计算结构非线性行为的一种方法在工程界已得到普遍应用,其中ATC-40使用的能力谱法及改进的能力谱法是简化的非线性静力分析的主要方法。本文通过实例详细介绍并对比研究了这两种方法,发现ATC-40能力谱法低估了结构变形,改进的能力谱法(用非弹性设计谱建立需求谱)提供了相对较为准确的值。

基于性能抗震设计中的等效线性模型研究

对6种等效线性化方法等效模型进行分析和总结,研究等效线性化方法应用于桥梁结构基于位移抗震设计的可行性及计算过程。以箍筋体积配箍率和桥梁结构承载能力为评价因素,对钢筋混凝土桥梁墩柱采用不同等效线性化方法进行基于位移的抗震设计,研究了等效线性化方法及阻尼调整系数对抗震设计结果的影响。研究表明,各种等效线性化方法应用于基于位移的抗震设计其计算结果存在较大差异,等效阻尼比对基于位移的抗震设计结果影响显著,不同的阻尼调整系数得到的计算结果也不同。在所研究的6种等效线性化方法中,Kowalsky方法、Iwan方法和欧进萍方法计算误差较小,随着位移延性系数的增大,Kowalsky方法的计算误差减小。应用Eurocode8规范提供的阻尼调整系数计算得到的结果与真实值较为接近。建议采用Eurocode8规范提供的阻尼调整系数和Kowalsky方法进行基于位移的抗震设计。

土石坝与地基地震反应分析的波动-剪切梁法

将水平成层粘弹性地基上的土石坝处理为一维问题，推导了体系相对于基岩的传递函数；建议了一个坝－基相互作用的简化分析方法。算例表明本方法简单实用；对工程初步设计，计算结果将提供有意义的参考价值。

地震基岩面的选取对深厚场地地表地震动参数的影响

地震基岩面的选取对场地设计地震动参数取值的合理性有重要影响。以苏州城区的钻孔剖面为研究对象,选取剪切波速介于400~800 m/s的9个土层顶面作为地震基岩面,采用等效线性方法考虑土的非线性特性,采用一维波传法分析地震基岩面的选取对地表地震动特性的影响。结果表明：1地表峰值加速度PGA随地震基岩面剪切波速的增大而增大,PGA的增大幅度随输入地震动强度的增大而减小;2地表加速度反应谱放大系数？谱谱值也随地震基岩面土层剪切波速的增大而增大,且？谱谱值随输入地震动强度的增大而减小;对于中强地震的近场地震动作用,基岩面深度对周期小于1.0 s的？谱谱值的影响较大;而对于特大地震的远场地震动作用,基岩面深度对周期小于4.0 s的？谱谱值均有较大影响;3远场地震动作用时的？谱谱值明显大于近场地震动作用的？谱谱值;4取剪切波速不小于700m/s的土层顶面为地震基岩面较为适宜。

等效线性和非线性方法土层地震反应分析对比

根据软土、砂土及黄土的动剪切模量及阻尼比与动剪应变幅值衰减关系,分别输入人工设定的正弦及天然地震加速度时程,使用等效线性方法和非线性方法对水平均质土层的地震反应进行了计算分析。将两种方法计算结果进行了对比,探讨了考虑土体动应力应变关系的非线性方法与等效线性方法计算结果的差别。非线性方法所得土层的动力反应过程滞后于等效线性方法的计算结果。动荷载的频率及强度较低或较高时两种方法计算结果的差异较大,土体的阻尼会放大这种差异。

高层建筑风场的脉动风速时程模拟

采用经过FFT算法改进的谐波叠加法(WAWS)及自回归(AR)模型的线性滤波法对实际工程进行脉动风速时程模拟.对2种算法所模拟的风速时程进行分析,结果显示了风速功率谱及相关函数的特性,分析结果说明AR模型中模型阶次及时间步长对风速时程产生较大影响.根据结构的有限元动力分析,采用能量相等的原则,即使结构固有频率段内的目标谱和模拟谱能量相等,对风速时程进行修正,使模拟风速时程更趋合理.

强震作用下LRB规则连续梁桥简化设计方法研究

基于等效线性方法及等效塑性铰理论,根据铅芯橡胶支座(LRB)规则连续梁桥的动力特性以及强震作用下隔震支座和桥墩非线性特征将规则连续梁桥结构简化为单自由度体系,并对于体系的等效刚度及等效阻尼比进行了估计。选取主梁位移及桥墩墩顶位移作为目标位移,利用修正的长周期高阻尼位移反应谱进行了基于位移的桥梁抗震设计。最后给出了设计实例,设计结果与采用SAP2000计算的弹塑性时程分析结果比较满足工程精度要求,适用于具有不同性能水平下的规则型LRB隔震桥梁的初步分析和设计,可以为强震作用下LRB隔震桥梁地震反应分析提供参考。

基础隔震结构等效线性化方法研究

比较了8种基于非退化双线性模型的等效线性化方法,评价它们的等效周期、阻尼比、对位移反应的估计精度以及估计精度对模型参数的敏感性。结果表明,各种方法的估计精度受模型参数的影响明显,结合基础隔震结构的特征,建议在其反应谱分析方法中采用JPWRI法或Hwang法。另外,本文提出割线刚度-平均阻尼法和考虑初始周期影响的修正割线刚度-平均阻尼法,从而实现在更广的模型参数范围内给出更高的估计精度。

基于位移模式的能力谱法结构抗震性能评估

能力谱法是结构非线性静力分析的主要方法,阐述了能力谱法的基本原理,提出了基于位移模式的Pushover方法,并用该方法计算结构的能力曲线;分析了等效单自由度方法和等价线性化方法,建立基于位移模式的等效单自由度体系,基于位移模式对结构进行往复Pushover分析得到等效体系的参数,对结构进行抗震性能评估,并通过算例验证本文所提出方法的可靠性,计算结果较好地反应了结构的非线性行为.

基于偏置调幅波调制的单模激光系统功率谱研究

为了改进单模激光系统的稳定性,在单模激光损失模型中输入偏置信号的调幅波,用线性化近似方法计算了输出光强的功率谱,得到功率谱与低频调制信号频率、量子噪声实虚部间的关联系数的变化规律。结果表明:当低频调制信号频率增大、量子噪声增大、自饱和系数减小、量子噪声实虚部间的关联较强时,系统的功率越小,单模激光系统的稳定性越好。同时发现,载波信号的振幅对激光系统的功率谱也有很大影响。

不同土层地震反应计算程序对比分析

目前在中、美两国场地土层地震反应分析中,应用比较广泛的计算软件为ESE和SHAKE,两者均采用频域等效线性化方法处理非线性的土层动本构关系。本文采用上述软件分别对三种典型场地进行计算,分析两者差别及造成差别的原因。研究结果表明,SHAKE软件在深软场地时,计算反应谱和加速度峰值均与实际统计结果差别较大,不适合工程应用。ESE软件计算结果比较合理。

能力谱方法在梁桥抗震性能评估中的比较研究

本文在阐述了能力谱方法的基本原理和实施步骤的基础上,比较了五种不同的改进能力谱方法在计算原理和实施步骤上的差异,并对它们的特点进行了剖析。然后,用这五种能力谱方法分别对9个中短周期的梁桥纵桥向的简化模型进行6条地震波下目标位移的估计,并以非线性时程分析结果为标准,比较了这五种方法的计算精度。结果显示,前三个短周期体系方法的误差离散性比较大,周期大于0.65 s后的误差基本稳定在±30%以内,使用非弹性反应谱的方法计算结果误差在±30%以内的个数多于对应使用弹性反应谱的方法,此外,精度较好的两条波,对应反应谱加速度峰值较小,且附近加速度变化较平缓。

淤泥质软弱表土对场地地震反应的影响

以2个简化的场地为原型,将不同厚度淤泥质软弱土层置于场地表层构造了多种土层反应分析模型。采用等效线性化方法和非线性地震反应方法分别对其在3种输入地震动强度下进行地震反应分析。当采用等效线性化方法进行地震反应时,随着软弱表层厚度的增加,加速反应谱特征周期逐渐增大,而峰值加速度则先增大后减小。对于含较厚软弱表层的场地,在较强地震动作用下,等效线性化方法会造成地表反应谱高频成分被严重低估,而去除软弱表层会使得反应谱特征周期偏小。而非线性地震反应方法可以避免这种误估,故对含厚淤泥质软弱表层的场地建议使用非线性计算方法。当场地软弱表层厚度有限时,等效线性化方法得到去除和保留软弱表层的场地加速度反应谱结果相差甚小,此时可选择更为简便的等效线性化方法进行地震反应分析。

等效线性化方法计算深厚土层地震反应的可靠性研究

深厚土层地震反应计算是工程抗震以及地震安全性评价工作中的一个难点,基于等效线性化理论的一维土层反应分析方法是当前土层地震反应计算的主流程序,但后者对前者计算结果的可靠性缺少系统的认识。选取日本KiK-net强震观测台网中30个覆盖层厚度大于50 m的台站场地和台站所记录的1218条地震数据,采用DEEPSOIL(DP)、LSSRLI-1(LS)、SHAKE2000(SHAKE)、SOILQUAKE(SQ)以及SOILRESPONSE(SR)等5款一维土层地震反应分析程序计算场地地表加速度及反应谱。通过标定加速度反应谱的3个特征参数(即峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)、特征周期T_(g)和平台值β_(max))的计算值与实测值对比,评估5款土层反应计算程序的可靠性。分析结果表明:5款程序中SR计算PGA的准确率最高,SQ最低;T_(g)的计算结果各程序间差别不明显,SQ的准确率略高于其他程序;5款程序计算β_(max)的准确率基本无差别。计算特征参数准确率随着参数相对误差水平的增加而增大。分析结果可为采用等效线性化方法计算深厚土层场地地震反应的可靠性评价提供依据。

脉动风荷载时程数值模拟研究

在工程结构日趋大型化、复杂化、超高超限化的今天,建筑结构风振响应的研究受到学术界、工程界的关注和重视,数值模拟方法生成脉动风时程对于掌握结构风振特性、减少风致灾害有很好的帮助作用。介绍了近地表层风场的基本特性,阐述了实际工程应用过程中的线性滤波法和谐波叠加法模拟脉动风时程的原理,重点对谐波叠加法模拟脉动风速时程的数学形成过程进行了研究。

提高线性调频连续波探地雷达厚度检测分辨率的信号处理方法

线性调频连续波探地雷达 (LFMCWGPR)用于检测路面厚度时要具有较高的垂向分辨率 ,而由于经典谱估计法固有的缺点 ,限制了分辨率的提高。利用Burg最大熵法和修正协方差法对探地雷达信号进行了处理 ,计算机模拟和室内实测信号处理的结果表明 ,这两种方法均能有效地提高LFMCW探地雷达的分辨率 ,使功率谱的主瓣变窄、旁瓣幅度降低。在对计算量无严格要求的情况下 ,修正协方差法的功率谱估计效果更好 ,它能克服使用Burg最大熵法出现的谱峰频率偏移和谱峰分裂的缺点。