隔震结构等代体系动力响应的小参数逼近解法

采用侧推法将一般多自由度隔震结构等效代换为双度振动体系,建立了振动体系动力特性的小参数近似解,提出了比例及非比例阻尼模型的隔震等代体系动力响应解答形式,并用数值算例试算了隔震刚主比动力特性小参数解答精度的影响。     

橡胶基底隔震储罐地震模拟试验研究

针对立式钢制储罐模型,进行了无隔震和有橡胶基底隔震体系振动台的动力特性及地震响应模拟试验研究．结果表明：橡胶隔震能够有效地降低中短周期地震动对上部结构的动力响应,减震效果明显;橡胶隔震对液体表面的晃动有影响,延长液体表面的晃动周期,不同地震动隔震对波高的影响不同;橡胶隔震体系在有效隔震剐度段内,等效刚性质点处加速度降低50％以上,液固耦合质点处加速度降低77％,晃动质点处加速度降低81％。上部结构体系近似平动,相对位移响应较小;橡胶隔震对长周期地震动仅在一定条件下有控制作用．     

隔震结构动力反应研究

从结构动力学的基本理论出发，针对动力系统的不同频率比，分析了位移解中受迫振动和伴生振动的变化规律。同时，根据隔震结构的动力特性，采用简单的力学模型，基于数值分析结果，考察了隔震结构的动力反应。分析结果表明，对于频率比不大的动力系统，由于阻尼的作用，伴生自由振动很快衰减，故在研究中通常将其忽略。而对于隔震结构，由于其自振周期较长，伴生振动部分占有较大的比例，不能忽略。     

福建省防震减灾中心大楼的地震反应分析

福建省防震减灾中心大楼采用基础隔震技术设计,文章对其进行地震反应分析。采用弹塑性时程分析的方法,比较了隔震模型和非隔震模型的地震反应。结果表明,隔震结构能较大地延长结构的自振周期,从而避开场地的特征周期;同时,隔震结构的层间位移、层间剪力和加速度反应都明显低于非隔震结构,较好地达到预期的隔震效果。     

长周期隔震结构的地震反应分析

采用等效线性化法和时程分析法,对4个周期不同的10层隔震结构进行等效线性化和时程分析,通过对比加速度反应谱,发现我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,并提出了隔震结构长周期段反应谱修正公式.对5层钢框架隔震结构模型进行振动台试验、数值时程分析、规范反应谱计算.结果表明,时程分析法的结果和振动台试验的结果比较接近,而按照规范反应谱的等效线形化方法计算出的结果与振动台试验的结果有一些偏差,加速度反应谱修正后结构的地震反应更加接近试验实测的结果,表明了新提出的反应谱取值在进行多质点隔震结构的地震反应分析时计算精度良好.     

高层隔震结构振动台试验及数值分析

通过对高宽比为2.5(小高宽比)和5(大高宽比)的高层隔震结构的振动台试验及数值分析表明,高层隔震结构具有较好的水平减震效果.地震作用下,小高宽比高层隔震结构的变形以隔震层剪切变形为主,大高宽比高层隔震结构不仅有隔震层剪切变形,而且也包含上部结构剪切和弯曲变形.进行大高宽比高层或超高层隔震结构设计计算时应同时考虑上部结构剪切和弯曲变形的影响.     

规则型高层隔震结构实用设计方法研究

从用柔度矩阵表示的频率方程出发,根据上部结构周期、总基底剪力、顶点位移相等的等效准则,推导出可用于规则型高层隔震结构的的三自由度等效模型,并且通过数值模拟给出了模型参数的简化计算公式.总结得出了用于高层隔震结构的实用设计方法,通过工程实例说明了设计步骤.设计实例表明,实用设计法可不依赖于计算机,通过振型分解反应谱法的手工计算,即可对原结构进行隔震设计和验算.     

竖向刚度突变结构设置层间隔震层在地震作用下的反应谱分析

大底盘塔结构竖向刚度分布不均匀,在地震作用下会导致破坏。在刚度突变处设置隔震层,运用有限元软件SAP2000对结构进行反应谱分析,对比隔震结构与非隔震结构在位移、周期、剪力等方面的变化情况,评判隔震效果,并由此得出一些有参考意义的结论。     

近断层地震下不规则串联隔震结构的倒塌模拟

串联隔震结构目前在国内外都比较常见,其安全性也得到了广泛的关注.而且串联隔震结构的自振周期较长,所以近断层地震动对串联隔震结构的抗震性能有不利的影响.本文分析了平面不规则串联隔震结构在近断层地震作用下的抗震性能,并对其进行了倒塌过程模拟.运用MSC.MARC建立平面不规则串联隔震结构和非隔震结构模型,选择不同的地震动输入进行非线性仿真分析.通过比较近断层地震作用下平面不规则串联隔震结构与非隔震结构的动力响应,并总结其规律;对隔震与非隔震结构建立倒塌模型,分析两种结构的抗倒塌能力.研究表明:近断层地震作用下平面不规则串联隔震结构的扭转效应相对于非隔震结构的扭转效应明显减小.同时,倒塌模拟表明,平面不规则的非隔震结构较串联隔震结构容易倒塌.     

Schwedler型单层网壳结构隔震分析

将Schwedler网壳结构的支座设置成隔震支座,分别采用弹簧支座和弹簧阻尼支座对结构进行了隔震控制。在有控和无控状态下,计算了Schwedler网壳结构的自振频率,初步分析了Schwedler网壳结构的隔震控制机理。在罕遇地震作用下,对网壳结构进行了时程分析,对网壳结构的最大水平位移、隔震支座的最大水平位移、最大支座反力和网壳结构的杆件轴力进行了数值计算。研究结果表明：两种隔震装置均有效地控制了Schwedler网壳结构的支座反力和杆件轴力,弹簧阻尼支座还明显地减少了隔震支座的水平位移和隔震结构的水平位移。隔震方法对于大跨网壳结构的减振是有效的。     

多高层隔震结构等效简化模型动力响应分析

结合现有多高层隔震结构等效模型的研究基础,提出了多高层隔震结构等效模型的动力响应分析方法,使结构响应解析解具备明确的物理与工程意义。针对多层隔震结构等效简化后的两自由度模型,其运动方程的求解若采用实际工程中应用广泛的强振型解耦法将产生较大误差,采用Kelly法解耦求解可使求解结果精度大大提高。针对高层隔震结构等效简化后的三自由度模型,先采用强振型解耦法解耦,分析强振型解耦法求解的误差,对结果进行修正,即采用提升强振型解耦精度的方法求解同样可使求解精度大大提高。同时,用标准2阶振子的位移和速度表示非经典阻尼隔震结构的位移响应,使得现有基于经典结构的抗震设计方法可推广应用于具有非经典阻尼特性的隔震结构。结合两个算例,分别将多层和高层原结构简化为两自由度和三自由度模型,通过对原结构和等效简化模型对比求解验证了等效简化模型的有效性,且所提的针对非经典阻尼隔震结构的近似解耦求解方法是简单有效的,从而使得对于隔震结构的动力响应分析更加完备。     

舱外航天服手臂的逆运动学解法

针对航天服手臂的特殊软关节结构和多自由度的特点,提出了基于最近邻的快速逆运动学解法,该方法保证在任何测量位置都能得到航天服关节角度的近似解.采用空间分块二步搜索策略,解决了基于最近邻方法求解舱外航天服手臂逆运动学中内存占用量大和效率低的缺点.仿真结果表明,最近邻的快速逆运动学解法在计算精度和实时性上均能满足测试系统的要求.     

扁拱结构的非线性振动分析

建立了扁拱结构的非线性振动方程,并应用平均法求其一阶近似解;然后应用李雅普诺夫一次近似稳定理论研究了扁拱结构主参数共振时的动力稳定性;讨论了用平均法求解同时具有二次和三次非线性动力系统的局限性.研究表明:当扁拱结构系统非线性呈"渐软"弹簧特性时,二次非线性项在平均法求解过程不起作用,这时用平均法难以准确近似系统的真实响应,其方法是失效的;当扁拱结构系统非线性呈"渐硬"弹簧特性时,平均法求得的近似解较为准确,在此情况下平均法可以作为扁拱动力学特性的求解方法.     

Ⅳ类场地土与结构相互作用的隔震分析

以某8层框架结构为例,使用ETABS软件进行时程反应分析,可以得到考虑土与结构相互作用时橡胶隔震体系、滑移隔震体系等不同模型在第Ⅳ类场地的自振周期、层间剪力、最大位移等情况,得出不同结构的自振周期都有延长,各层位移增大,滑移隔震体系相对于普通结构和橡胶隔震体系而言,剪力和层间位移都大幅度降低,因此在第Ⅳ类场地使用滑移隔震体系效果更好。     

明渠变量流的水面曲线的近似计算

本文用摄动法求解明渠变量流的基本微分方程,得到了一级近似下水面曲线的解析表达式。当G(G的定义见式(2.10))值很小时,本文的一级近似解具有很高的精确度。     

Gradient-based Kriging approximate model and its application research to optimization design

In the process of multidisciplinary design optimization, there exits the calculation complexity problem due to frequently calling high fidelity system analysis models. The high fidelity system analysis models can be surrogated by approximate models. The sensitivity analysis and numerical noise filtering can be done easily by coupling approximate models to optimization. Approximate models can reduce the number of executions of the problem’s simulation code during optimization, so the solution efficiency of the multidisciplinary design optimization problem can be improved. Most optimization methods are based on gradient. The gradients of the objective and constrain functions are gained easily. The gradient-based Kriging (GBK) approximate model can be constructed by using system response value and its gradients. The gradients can greatly improve prediction precision of system response. The hybrid optimization method is constructed by coupling GBK approximate models to gradient-based optimization methods. An aircraft aerodynamics shape optimization design example indicates that the methods of this paper can achieve good feasibility and validity. Supported by the National High Technology Research and Development Program of China (“863” Program)     

单摆周期公式的综合修正

从Lagrange函数出发导出单摆振动的运动方程,得到单摆周期的各主要修正项,包括复摆修正、空气浮力修正、阻尼力修正和大摆幅修正等,修正项均保留到二级或以上小量,更正了以往单摆修正公式中的一些失误,给出了在大摆幅情况下的单摆周期的高精度近似公式,从而使单摆周期的计算可以更为准确可靠。     

基础隔震结构多振型随机地震响应分析

为研究多自由度基础隔震结构的随机地震响应问题,用多个振型将上部结构展开,针对所得方程的非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度情况,采用复模态法进行解耦,获得了以多振型表示的结构地震响应的计算表达式。算例结果表明多自由度基础隔震结构减震效果显著。     

基于泛函理论分析输气管道不稳定流动

在天然气输送管网中,枝状管网是的一种常见的形式.针对天然气枝状管道系统的组成特征,采用系统分析的观点,将管道系统划分成一系列基本组成单元,建立单元中不稳定流动方程,并根据单元之间的关系,综合考虑相关的连接条件、边界条件以及初始条件,从而提出了整个系统的联立模型.然后基于泛函分析理论和算子级数法求解联立模型,得到了问题的广义解.该方法具有解析解和数值解的特点,当所划分的基本单元较大时,可以得到直观的近似解析解;当所划分的基本单元较小时,可以得到更准确的数值解.由于管道单元和时间步长的取值可长可短,这就提高了求解的灵活性.以此为基础,编制了计算机程序,并应用于四川某气田管网的实际模拟.通过分析和应用表明,其模型和算法具有计算方便,精度高,省时和适用范围广等优点.     

FRP索与钢索的求解计算和极限跨度

随着跨度的增大,自重对单索的影响就越明显,FRP（纤维增强复合材料）索的自重小,在大跨度结构中应用具有优势。单索的理论计算是索结构进行设计的基础。单索在自重作用下的求解,按照不同的假设,有弹性的悬链线解答、悬链线解答和抛物线解答。针对工程应用,以索端张拉轴力为已知量,推导了3种解答方法的求解方程,得到了关于张拉轴力的一元方程,方便了工程应用。另外,分别对斜拉索和水平索的悬链线解和抛物线解的精度进行了分析和比较,建议了2种近似求解方法的使用范围。根据求解结果,对FRP索和钢索的极限跨度进行了分析;结果表明FRP索有利于实现更大的跨度。FRP索的极限跨度可达钢索的4．4倍。