流固耦合作用下膜结构振动频率研究

膜结构由于自身的特殊性,其流固耦合作用较为明显。考虑到流固耦合问题的复杂性,采用简化气弹模型对其进行简化计算,并对薄膜在静风和来流风作用下的振动频率进行数值分析研究。对于开敞式薄膜结构,以升力面理论为基础,通过涡格法近似求解开敞式薄膜的振动频率;对于封闭式薄膜结构,基于势流理论建立空气与结构相互耦合的动力平衡方程,通过边界元与有限元方法求解封闭式薄膜结构振动频率。采用上述方法的计算结果与已有试验结果对比表明:所采用的分析方法适合于膜结构振动频率分析。通过对开敞式和封闭式薄膜在来流风下的振动频率特性进行研究可知,附加质量是影响薄膜结构振动频率的主要因素,附加质量随风速增大而增大,从而导致振动频率下降;封闭式薄膜的附加质量大于开敞式薄膜的附加质量,而开敞式薄膜的振动频率却没有比封闭式的大,这说明气承刚度对封闭式薄膜振动频率的影响不可忽视。     

大底盘多塔楼连体结构的振动计算和动力特性

用沿高度方向分段连续化的方法,对底部为大底盘、上部为多塔楼、塔楼间带连廊的高层建筑结构,建立一个分段连续的串并联振动模型,导出其水平振动的弯扭耦连振动微分方程组,用常微分方程求解器COLSYS求解其自振频率及相应的振型.讨论了连廊不同刚度时的振动特性.为复杂结构提供了一种可用的动力计算简化方法.     

大底盘多塔楼结构的振动计算

本文用沿高度方向分段连续化的方法,对底部为大底盘、上部为多塔楼的高层建筑结构,建立了其水平振动的微分方程组.用常微分方程求解器COLSYS求解其自振频率及相应的振型,讨论了其振动的特性,为复杂结构提供了一种可用于设计的动力计算简化方法.     

高层建筑结构考虑楼板变形时水平振动的常微分方程求解器解法

本文对需考虑楼板变形的框架－剪力墙结构的水平振动建立一个连续化的并联模型，导出其振动方程组，用常微分方程求解器求解其自振频率和相应的振型。为抗震计算提供一个简便可行的算法。     

薄壁杆系结构自由振动精确求解的动力刚度法

将动力刚度法应用于薄壁杆系结构自由振动的分析.采用常微分方程求解器COLSYS求解薄壁杆件单元动力刚度所满足的常微分方程边值问题获得单元动力刚度的数值精确解,基于COLSYS求解单元动力刚度的网格采用Wittrick-Williams算法获得单元固端频率的计数,调用COLSYS求解单元动力刚度对频率的导数所满足的常微分方程边值问题获得其数值精确解.由此建立起薄壁杆系结构自由振动精确求解的导护型牛顿法,求得精确的频率和振型.本文数值算法的计算结果与文献以及ANSYS软件的计算结果吻合很好,表明本文方法准确、可靠、有效,可进一步推广应用于其他复杂结构自由振动的分析.     

弹性结构振动的特征方程

推导了三维结构振动中无网格方法的控制方程,编制了无网格伽辽金法求解结构振动问题的程序,利用已编制的程序进行了算例分析,从而验证了程序的正确性和本文方法的可行性。     

桥梁水中施工平台钢管桩动力特性分析

介绍了平台钢管桩动力特性的求解方法。由于洪水期水流与钢管桩产生涡激振动,故首先需要分析钢管桩自身的动力特性,也就是确定钢管桩的固有频率。动力特性求解就是模态求解,在详细讨论了模态求解的原理和方法的基础上,对大桥平台钢管桩进行了模态求解分析,并讨论了不同物理参数对结构的固有频率的影响。结果表明,钢管桩的固有频率与其自身长度、桩外径以及管壁厚度成反比。     

悬臂梁的静力分析及自由振动分析

大跨度及高层空间结构是目前发展最快的结构类型。大跨度建筑及作为其核心的高层空间结构技术的发展状况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。本文主要研究变截面均质悬臂梁的结构体系在水平均布荷载作用下的静力分析,以及EULER悬臂梁的自由振动分析。根据哈密顿原理推导出控制方程和边界条件,然后用常微分求解器COLSYS进行求解。     

地震作用下高层建筑平移-扭转耦联振动的控制

本文根据结构振动控制的基本理论，提出了TMDLP（TunedMassDamperwithLeverandPendulum）控制系统，用其控制高层建筑的水平振动和扭转振动。运用摄动理论求解耦联振动的特征方程，节省了计算机的存贮空间，加快了计算速度。文中对TMDLP控制系统各参数进行了优化分析，并对一个刚心和质心偏离较大的20层框架一剪力墙结构施加TMDLP控制。结果表明，该控制系统能显著降低建筑物的水平地震反应和扭转地震反应，并克服了TMD控制系统用于实际工程结构时存在的若干问题，对工程设计和抗震加固具有重要意义。     

介绍一种计算方法——用偏微分方程解塔状结构物的地震反应分析

本文介绍变截面塔状结构的地震反应分析的一个实用和有效的解法.其特点是引用了拉格朗日(Lagrange)内插公式并用不等区格的有限差分法来求解弹性杆件的振动方程,其数学要求不高,实际应用时可用计算机进行计算。     

变截面高层筒体结构的水平振动

本文用有限元线法对变截面的高层筒体结构的动力特性进行分析.先用分段连续化方法将实际框筒结构等效为变截面的正交各向异性折板结构;将结构沿一个方向(横向)半离散化,取结线位移为基本未知函数,通过势能驻值原理,建立半解析的振动微分方程组;然后用常微分方程求解器COLSYS求解频率和振型.为多维结构的振动分析提供了一个半解析的新解法.     

温度变化对正交索网结构非线性振动的影响

正交索网结构作为屋盖支承体系有着广泛的应用,属于一种柔性结构,对外荷载的作用比较敏感.非线性自振特性的研究对于正交索网结构在风荷载作用下的响应分析具有重要意义.本文考虑温度变化及几何非线性影响,采用连续化理论导出了正交索网结构非线性振动方程.通过Galerkin原理,将偏微分方程转化为常微分方程,并采用改进的L-P法对常微分方程进行了求解.结合算例讨论分析了温度变化、振幅等因素对正交索网结构非线性振动的影响.算例表明,正交索网结构固有频率随着温度的升高而减小,自振频率密集,具有较强的非线性,其自振频率随着振幅发生变化,其非线性振动呈现"硬弹簧"特性,正交索网结构的非线性自振频率高于线性频率.     

履带起重机超起工况臂架结构瞬态动力学分析

履带起重机的主要工作构件是臂架，针对履带起重机超起工况臂架结构，本文首先通过集中质量法将臂架结构简化为二质量二自由度的离散体模型，用柔度法建立运动微分方程，求解模型的基频和第二阶固有频率及对应振型，通过理论推导得到变幅拉板视为线弹性体时的计算公式，通过基于C#语言VisualStudio集成开发环境的响应求解程序解得臂架结构的位移响应和速度响应。结果表明，臂架结构的固有频率较低，属于低频振动，应重点考察其低频振动特性，基于振型结果可知臂架结构按前两阶固有频率振动时的形态变化，响应结果符合工况过程，最大位移满足静力学理论值，为其他履带起重机超起工况瞬态动力学分析提供了思路参考。     

某雷达天线座齿轮传动副动力学研究

以某雷达天线为例,对其齿轮传动系统的技术与结构特点进行分析,在结合齿侧间隙对天线座齿轮伺服系统影响的基础上,建立了齿轮副间隙的非线性动力学模型,并对其进行数值求解,旨在为降低因齿侧间隙引起的系统振动和噪声,为提高雷达伺服系统的稳定性提供动力学基础。     

结构振动式流体脉动衰减器滤波机理及试验验证

介绍泵源液压系统振动与噪声产生的原因,分析液压系统振动与噪声的危害。依据气体消声器的原理,设计制造了一种基于流体-结构（Fluid-structure）耦合振动的结构振动式流体脉动衰减器。建立了结构振动体的运动学模型,求解得到耦合振动共振频率。在液压系统压力脉动测试试验平台上进行了两组试验。试验表明,当衰减器的结构振动体固有共振频率与系统频率接近时,系统的脉动能量得到有效衰减,系统压力波动幅度和脉动率大幅降低,但系统的压力损失也增大。试验结果验证了结构振动式流体脉动衰减器的使用效能和不足,为液压系统振动控制提供了新的技术手段。     

地铁列车振动环境影响的深孔激振实测传递函数预测方法

针对地铁列车振动环境影响的预测问题,提出了一种新型的深孔激振实测传递函数预测方法。本方法采用高精度车轨耦合解析模型求解振源输入力序列,通过现场原位深孔内激振实测获取地层振动传递函数序列,通过精细化有限元模型求解隧道结构修正函数序列,然后将3部分在频域内进行对应叠加运算求得地铁运行引起的地表振动响应。为了验证该预测方法,研制了可以用于深孔激振的新型设备,并在现场施工了15m埋深的激振孔,在其内部进行脉冲激励实测了地表传递函数序列,然后带入本方法预测流程进行地表振动响应预测。选取北京地铁某线类似条件地点的地表加速度实测数据进行对比验证,结果表明：预测结果和现场实测时域峰值均为0.08m/s2,振动主频均为40~70Hz,1/3倍频程谱的量级和变化规律基本一致,Z振级接近。表明本预测方法预测精度高,频谱特性好,可以对地铁列车运行时的地表振动响应进行精确预测。     

考虑温度变化的单层索网幕墙结构非线性振动

考虑温度变化及几何非线性影响，采用连续化理论导出了单层索网幕墙结构非线性振动方程。通过Galerkin方法，将偏微分程转化为常微分方程，并采用L P法及KBM法对常微分方程进行了求解。以中关村文化商厦平面索网幕墙结构为实例，讨论分析了温度变化、振幅、初始位移、外激励等因素对单层索网幕墙结构非线性振动的影响。算例表明，温度变化对单层索网幕墙结构非线性振动影响较大；单层索网幕墙结构非线性振动呈现“硬弹簧”特性。     

弹性地基分析的奇异函数方法研究

利用奇异函数对Winker弹性地基梁的静力响应问题进行了分析，对于弹性地基梁的动力问题，根据其振动微分方程采用分离变量法求得了其自由振动频率及其振动响应表达式，从而得到振动微分方程的解析解，为弹性地基梁的求解问题提供了一种新的方式。     

交叉梁系比拟求解薄板弯曲问题的相容性及其计算

文章用交叉梁系比拟求解薄板结构，讨论两种结构在静力分析和自由振动分析中的相容性和互异性，论证含有简支和固支边组合的边界属于相容问题，其解答随着交叉梁系网格加密可收敛到薄板理论解，而含有自由边界的非相容问题则不能。文中给出了采用3D结构力学求解器求解的算法实施和数值算例，包括矩形、三角形和圆形板问题，用以验证理论分析的正确性，展示并拓展了3D求解器的出色性能。     

地铁临近建筑结构楼板的隔振效果实测与分析

在考虑建筑结构自身竖向刚度的基础上,建立并求解钢弹簧浮置楼板双质点动力学模型,给出了地铁振动竖向加速度传递率曲线。设计钢弹簧浮置楼板结构,对隔振前后地铁振动引起的建筑结构竖向加速度时程响应进行现场实测,对比分析了傅里叶值谱以及1/3倍频程。利用MATLAB进行编程计算,并与实测结果进行对比分析,最后建立多层框架结构有限元模型进行计算分析。结果表明:钢弹簧浮置楼板对地铁振动竖向加速度隔振率可达到85%以上,并且在40～100Hz频率范围内,可将原结构竖向振级减小20～30dB。地铁引起的结构竖向振级随着楼层增高有所放大。