SMA阻尼器控制单自由度结构在地震激励下的平稳随机振动研究EI北大核心CSCD

对安装有超弹性形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)阻尼器的单自由度结构在地震激励下的平稳随机振动进行了理论研究:假定地震地面运动是具有平稳过滤有色噪声模型的随机过程,确定了与《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)相对应的随机地震动模型参数(平稳持时和谱强度因子);建立了SMA阻尼器控制的单自由度结构在平稳地震动过程下的状态方程,并采用随机等价线性化法推导了其平稳反应公式以及基于首超破坏准则的结构动力可靠性公式;通过算例,证明了随机振动解析式是可行的,并指出SMA阻尼器能消耗地震能量,从而有效抑制结构的振动,增加结构动力可靠性。     

SMA阻尼器控制单自由度结构在地震激励下的平稳随机振动研究

对安装有超弹性形状记忆合金(shapememoryalloy,简称SMA)阻尼器的单自由度结构在地震激励下的平稳随机振动进行了理论研究:假定地震地面运动是具有平稳过滤有色噪声模型的随机过程,确定了与《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)相对应的随机地震动模型参数(平稳持时和谱强度因子);建立了SMA阻尼器控制的单自由度结构在平稳地震动过程下的状态方程,并采用随机等价线性化法推导了其平稳反应公式以及基于首超破坏准则的结构动力可靠性公式;通过算例,证明了随机振动解析式是可行的,并指出SMA阻尼器能消耗地震能量,从而有效抑制结构的振动,增加结构动力可靠性。     

钢筋砼结构非线性随机地震响应分析

考虑地震作用和结构参数的随机性,建立了钢筋砼结构药非线性随机动力学模型。文中导出了随机结构动力分析的非线性随机有限元法的增量列式,并据此对多层钢筋砼结构进行了弹塑性随机地震响应分析。计算结果与该建筑物的实际震害作了对比,效果良好。还讨论了动力模型中随机变量对响应量的影响。     

基于社会力模型的人群-桥梁竖向动力耦合效应研究

针对越来越多的轻质柔性人行桥在随机人群荷载作用下的结构振动问题,为了能够获得更为真实、精细的振动响应,建立考虑人群-结构相互作用的随机人群荷载模型尤为重要。首先利用移动弹簧-质量-阻尼模型模拟单人的动力学行为,并基于社会力模型,建立人群的随机运动模型,进而建立考虑人群-结构耦合振动的随机人群荷载模型。根据任意时刻人行桥和随机人群动力平衡,建立随机人群-人行桥耦合振动的控制方程。利用状态空间法求解人行桥动力参数随随机人群运动的变化情况,利用振型分解法求解耦合振动控制方程,探讨考虑人群-结构耦合振动的随机人群荷载对人行桥模态以及振动响应的影响。分析结果表明耦合系统模态变化量随着人数增加而增加。行人随机性与人群-结构相互作用对轻质结构的竖向动力响应影响很大,故在计算轻质结构振动响应时不可忽略。相比于加速度峰值,均方根加速度能够弱化随机波动的干扰作用,因此也采用了1-s均方根加速度更合理地衡量了结构的振动响应。     

基于非线性随机最优控制的大跨度斜拉桥地震响应Benchmark问题研究

大跨度斜拉桥Benchmark问题的振动控制研究是当前国际结构控制研讨会的重要议题之一。以美国Bill Emerson Memorial斜拉桥第二阶段Benchmark模型为研究对象,在非线性随机动力学与控制的拟哈密顿理论体系框架下,运用基于随机平均法和随机动态规划原理的非线性随机最优（NSO）控制策略,对地震作用下的Benchmark模型进行MATLAB仿真分析。将最优控制力和性能评价指标与线性二次型Gauss（LQG）控制的计算结果进行对比,得出非线性随机最优控制策略能够更加有效地抑制斜拉桥的地震响应,提高结构的动力稳定性和抗震能力,具有更好的控制效果,对实际桥梁工程的振动控制具有较强的指导意义和适用价值。     

大跨拱桥在空间变化地震动下的响应

通过对ＳＭＡＲＴ－１台网一强震记录资料的统计分析，给出了与此次地震相应的地震劝空间相关模型及其参数。然后以四川宜宾金沙江江南门大桥为例，研究了地震动空间变化对大跨度拱桥抗震安全的重要意义。数值分析结果表明：地震动空间变化对主拱圈内力响应有重要影响，忽略这种变化将导致对拱内力的严重低估。对于大跨度柔性拱结构，拟静力和动力交叉响应项对总响应的贡献可以忽略不计，从而相应的结构随机响应计算方法得到简化。     

多层框架结构考虑土—结构相互作用的地震反应分析

本文提出了一个剪切振动连续体模型,将地基土、基础、上部结构视为一种性质分段均匀仅考虑剪切振动的连续体,将地基土的动力特性、阻抗直接引入动力方程中,利用质量、刚度、及阻尼对振型函数的正交性对动力方程解藕,以简化计算。算例结果显示此模型适用于以切振动为主的多层框架结构考虑土－结构相互作用的地震反应分析。     

爆破模拟地震动下框架抗震性能试验分析

通过爆破试验模拟天然地震,进行了地震动条件下中核厂区七层框架结构模型的动力响应现场试验,对所取得的试验数据进行统计回归分析,给出了能够预测适合本场地和本次爆破方式条件下爆破振动烈度的经验公式,并分析了土与结构动力相互作用对基础的影响,可为结构的基础设计提供参考。试验结果显示,该七层框架结构模型在地震烈度Ⅶ度下结构安全,故该结构在未来可能遭遇地震动条件下,抗震性能良好,可为框架结构抗振设计提供依据。     

非线性结构振动及其控制系统的多维ARMA模型

本文研究了结构非线性振动及其控制系统的ARMA模型的建立问题。对结构施行等效线性化处理：对状态变量的观测,仅测量结构的前几个位移或速度。将随机激励和观测噪声等维化处理后,建立了等效结构振动及其控制系统的多维ARMA模型。基于多维ARMA模型,给出了结构受风与地震作用下的ARMA模型和模态分析的ARMA模型。     

基于Kriging改进响应面法的桥梁地震动力可靠度研究

鉴于桥梁结构对地震响应的非线性和复杂性等问题,提出了基于Kriging改进响应面法的桥梁结构地震动力可靠度分析方法。首先利用Kriging模型的优越模拟性能,将其作为响应面函数,并采取自适应策略加以改进,而后采取线性过滤器脉冲响应法对地震随机激励荷载进行了离散,并基于首次超越问题的定义建立了动力可靠度极限状态方程,最后对桥梁结构的地震可靠度问题进行了分析。计算分析结果表明:提出的基于Kriging模型的改进响应面法能有效完成桥梁地震动力可靠度的计算分析(包括结构参数随机性对桥梁动力可靠度的影响),且结果具有较高的准确性和高效性。     

随机信号AR频谱模型的本质研究

本文对期望为准周期函数的随机信号AR频谱模型进行了深入研究,将AR模型从平稳随机信号扩展到非平稳随机信号,研究了该AR模型的基本原理,成立条件,模型参数求解等问题,并利用该模型对一实际随机信号进行了频谱分析。     

车辆系统振动的理论模态分析

将车体和转向架看成弹性体,采用有限元方法,建立用空间梁单元描述的具有50个自由度的车辆系统力学模型,并以客车为例研究其垂向振动的固有特性,所得结果既反映系统动力学性能,又为动态响应计算和分析找下基础。     

主动约束层阻尼梁的有限元模及模型简化

将有限元方法与粘弹性材料的GHM模型相结合,从而避免因粘弹材料料导致的非线性微分方程,为进一步设计控制器,先在物理空间通过迭代进行动力缩聚,将系统降至适当的维数,然后在状态空间用鲁棒降价的方法进一步降阶,这样能使降阶后的系统既可观性,又可控性。     

动力吸振器的宽带数值优化设计

提出了线性动力吸振器的宽带数值优化设计,推广了前人在线性动力吸振器领域的研究,首先给出了抑振带宽新的定义,然后采用数值优化法详细地研究了线性动力吸振器的宽带优化设计,系统讨论了最优固有频率比、最优吸振器阻尼比、最大抑制频带和最大抑振宽与质量比和主系统阻尼比的关系;最后针对具体的主系统,指出了线性动力吸振器的内害局限性。     

斜拉桥抖振动力可靠性分析

本文针对大跨度斜拉桥的特点,考虑了振型间的耦合效应,采用目标谱显式分争技术与动力增量平衡迭代算法分析大桥的抖振响应,在此基础上,采用首次超越破坏机制,考虑了大跨度斜拉桥抖振响应的动力可靠性问题,最后,以文中方法验算了某斜拉桥主梁的抗风动力可靠性。     

消除电液负载仿真台多余力矩的理论分析及实验研究

从理论上分析了电液负载仿真台存在多余力矩的特点及其加对载系统控制性能的影响,提出同步补偿、利用结构不变性原理二次补偿的方法消除多余力矩,并用模糊自适应控制的方法提高同步跟踪精神的综合动态补偿方案,以提高加载系统的控制性能。在此基础上进行了实验研究,结果表明此方法对克多用力矩是成功的。     

基于EBE策略实现结构动力响应的并行计算

基于EBE(Element by Element)策略的并行算法不用形成总体刚度矩阵,而且无需进行三维模型的区域分解,从而提高并行计算的速度和效率,是实现结构动力响应快速分析的有效途径。采用Newmark法,结合EBE并行算法和Jacobi预处理技术实现结构动力方程的并行计算。在此基础上,利用虚拟激励方法实现结构随机振动的并行计算。最后在网络集群环境下,综合运用多种编程语言和分析工具,应用该并行算法对三维零件的冲击响应以及随机振动进行仿真计算,并与Ansys、精细时程积分法的相比较。结果表明,该并行算法的计算误差小,并行效率较高,适用于工程计算。     

NdFeB永磁材料腐蚀机理与防护

介绍了NdFeB永磁材料防腐研究的进展情况 ,着重评述了增强磁体的耐蚀性及磁体表面耐蚀处理方法     

复合材料层合板的铺层几何对结构声传输的影响

采用基于复合材料一阶剪切理论－Mindilin理论的板单元和基于Rayleigh表面分方程的边界元,对嵌在无限障板上的复合材料层合板在低频简谐平面声波斜入射情况下,建立了考虑流体结构耦合的传声计算模型,并利用该模型计算研究了对称角铺设、反对称角铺设和正交铺设等不同铺设方式对层合板传声损失的影响以及在板侧流体介质分别为空气和水时层合板的传声特性,指出层合板的铺层几何对其传声损失有较大影响,应在设计中引起注意。     

前端调速型风电机组动力学建模与运行特性研究

基于先进的机械调速与伺服控制技术,提出了一种带有发电机前端无极调速器的混合传动风电机组方案,以实现变速恒频。利用集中质量与拉格朗日方法,建立该机组传动系统动力学模型。并利用动力学方程建立1.5 MW前端调速型风电机组的Simulink仿真,实现对机组调速精度、功率消耗、电流谐波与低电压穿越能力等运行特性的深入研究。结果表明:在不同的风速条件下,所提机组不仅可以在调速功率消耗较小的情况下输出恒频电能(占比小于输出功率的15.25%),还可以有效抑制电流谐波污染,改善机组低电压穿越能力。理论分析与仿真研究验证了该机组的实用性和优越性。