交通荷载下路面振动响应信号的时频特征分析

本文在简单分析了Fourier变换、短时Fourier变换和小波变换的基础上,以实测的交通荷载路面振动信号为模拟信号,采用小波包对模拟信号进行时频特征分析,并结合Fourier变换,给出了小波包各分解重构信号随时间的衰减规律及其在各子频带的频谱图,因此,结合Fourier变换对信号进行小波包分析是一种有效的信号处理途径.研究结果对今后交通荷载作用下路面路基动力响应计算模型的初始边界条件的确定提供依据,为路面路基动力响应的计算奠定基础.     

饱和地基中埋置刚性圆柱基础的等效 竖向动力刚度

运用Biot动力方程,考虑基础侧面和地基的相互作用,研究埋置于饱和地基中有质量的刚性圆柱基础在竖向简谐激振力作用下的动力响应问题.基底以上的土被视为由若干圆形极薄层组成的独立饱和层,基底以下的土视为饱和半空间,且不计上覆土层的覆盖效应.土与基础在四周及基底处紧密接触且接触面是完全透水的.采用Hankel积分变换并结合基础与地基接触面的混合边值条件,得到饱和地基中刚性圆柱埋置基础的等效竖向动力刚度的表达式.为验证所获结果的正确性,计算地基为弹性土时埋置刚性圆柱基础的等效竖向动力刚度曲线,并与已有文献中的结果作对比.数值分析结果表明:量纲一的激振频率对饱和地基中刚性圆柱埋置基础的等效竖向动力刚度的实部和虚部值有很大影响;随着基础埋深的增加,等效竖向动力刚度的实部和虚部值线性增加;渗透系数对等效竖向动力刚度的影响较大,且随着量纲一的激振频率的增加,渗透系数对动力刚度的影响越来越明显.     

支撑柱刚度对新型有控结构的风振响应研究

针对一种带附加支撑柱的新型巨-子型有控结构(MSCS),建立了随机脉动风载下的动力方程,基于复模态理论,推导了MSCS在随机风载激励下的协方差函数、位移及加速度均方响应表达式;通过频域分析,讨论了附加支撑柱刚度比对MSCS风振响应的影响规律及其机理,对结构时域内的风振分析验证了频域分析的结论.研究结果表明:在子结构顶层和巨型粱结构层之间设置支撑柱,不仅能解决巨型梁的大跨度问题,而且能减小子结构的位移和主、子结构的加速度响应,当附加柱刚度大于一定值时,结构响应变化不大.工程设计时应综合考虑控制效果和安全性,选择合适的附加支撑柱刚度比.     

基于复刚度传递多圈层平面应变模型的桩动力响应研究

在考虑土体非线性情况下,对桩动力特性进行研究.首先,假设土体为黏弹性体,把土体沿径向分为多个圈层考虑土体的非线性,利用平面应变土体模型,结合边界条件对各圈层土体从外至内通过复刚度传递,求得土体与桩接触面上的复刚度,进而推导得到单桩桩顶受纵向激振力作用下的桩振动方程的频域表达式,随后求解得到桩顶的阻抗函数和频率响应函数;然后,利用卷积定理和Fourier逆变换得到桩顶的时域响应;最后,分别对多工况条件下桩顶动力响应进行比较分析,得到由于施工效应影响所导致的桩周土参数变化对桩顶频域和时域响应的影响情况,为采用桩基础的各类工程的抗震设计和桩的完整性检测工作提供新的理论依据.     

拱坝-地基动力相互作用的时域模型

本文采用频域边界元模拟拱坝地基,通过数值拟合,将地基频域动力刚度转换为等效时域参数,与时域有限元模拟的坝体子结构耦合,建立一个在时域内直接求解、计算效率较高的拱坝-地基动力相互作用分析模型.该模型采用自由场方式输入地震.在拱坝坝体子结构分析中,采用固定界面法求解坝体的模态坐标,并将其与地基子结构耦合,提高了模型的计算效率.为了验证模型的精度和效率,利用加速度脉冲作为自由场输入,求得拱坝的频率响应函数.与频域方法的结果进行对比,证明本文的时域模型具有良好的精度,能节省大量计算时间.此外,时域模型能应用于非线性结构-地基相互作用分析中,是频域方法难以比拟的.     

结构的随机动力分析方法讨论

本文对当前结构随机动力分析的主要方法进行了概述,介绍了经典的Fourier分析方法以及现代的小波分析和Hilbert-Huang变换分析用于结构随机动力分析的方法。比较了各种方法的优缺点,为结构在动力环境中的安全和可靠性分析提供理论借鉴。     

不同刚度方案对结构非弹性动力反应分析的影响

刚度方案对于准确反应结构的非弹性动力反应的基本规律有着重要影响,文章针对目前在钢筋混凝土框架结构非弹性动力反应分析中采用的多种刚度方案的局面,对各种刚度方案的特点作了分析和评价,并作了采用不同刚度方案的多层多跨框架结构非弹性动力分析结果的对比,为工程技术人员进行结构分析时选取适合的刚度方案提供了参考.     

减速器齿轮故障振动信号分析与特征提取方法研究

振动信号是反应齿轮故障的显著信号之一,将测得的振动信号进行小波分析变换到时频域,对其高频成分加以提取并进行Hilbert包络功率谱分析,发现通过识别边频带成分来进行齿轮故障诊断的方法并不理想.对测得的振动信号进行小波包分析变换到时频域,对故障频率变化明显的频段进行重构,对重构信号进行谱分析并提取特征能量.建立BP神经网络,以提取的特征能量作为网络输入量,进行故障识别,实验分析结果表明该方法取得了较好的实验效果.     

小波变换的Fourier实现方法

小波变换是被广泛应用到许多科研领域的有效频率分析工具。小波变换有两种实现方式:直接逐点内积法和快速小波算法(Mallat算法和小波包算法)。逐点计算方法需要的运行时间较长,在处理数据量较大时效率很低;而快速小波算法只是针对正交小波的离散小波变换,具有局限性。利用卷积定理和Fourier变换的相似性定理,可以将时域的小波变换内积变换到频域的内积形式,从而可以利用Fourier变换的快速Fourier算法来实现小波变换。本文利用随机产生的10000个数据,分别用直接逐点内积算法和Fourier算法计算序列的小波变换。运行结果表明,Fourier算法能够明显缩短小波变换的计算时间,大大提高了运算的效率。     

等效动力无限元及其在无限土体模拟中的应用

为解决动力分析课题中无限土体的模拟问题,依据波的透射与反射理论,考虑介质的弹性恢复作用以及在人工边界处波传播的一致性,利用无限单元并引入阻尼矩阵,构建新型的等效动力无限单元模拟动力分析问题中的无限土体。以4节点单元为例,推导等效动力无限单元的刚度矩阵和阻尼矩阵。依托ANSYS平台,利用二次开发工具UPFs和数据接口将等效动力无限元连接到标准ANSYS程序,建立计算模型,分析典型的一维波动问题和Lamb问题,验证并应用等效动力无限元。结果表明,等效动力无限元模拟动力分析中的无限土体是有效的。