受简谐激励弹性地基不可伸长梁的主共振响应

基于弹性地基不可伸长梁的非线性动力学模型,对简谐激励下梁的主共振响应进行了研究。利用多尺度方法,求得弹性地基不可伸长梁的主共振幅频响应方程及其横向位移的二次近似表达式,进而运用梁主共振的幅频响应曲线,分析了弹性地基模型、Winkler参数、外激励幅值和边界条件等对梁非线性动力响应的影响。数值分析结果表明:Winkler参数在弹性地基梁的主共振响应中起控制性作用,而剪切参数的引入有利于更精确地展现弹性地基梁的非线性动力学特性,外激励幅值对弹性地基梁的动力学特性基本无影响。     

忆阻蔡氏对偶混沌电路分析

提出了用分段单调荷控忆阻器代替对偶蔡氏混沌电路中的非线性电阻,构造出基于忆阻器的对偶蔡氏混沌电路。对该忆阻蔡氏对偶混沌电路的理论推导、稳定性、Lyapunov指数和数值仿真等动力学特性进行了分析。研究结果表明:该系统为双涡卷混沌吸引子,该忆阻蔡氏对偶混沌电路的动力学特征对初值敏感异于普通混沌电路。     

动量轮滚动轴承-转子系统非线性动力响应分析

建立了考虑非线性轴承力的动量轮轴承-转子系统动力学方程,并采用Runge-Kutta数值方法对其求解。利用分岔图、Poincare映射图、幅值谱图依次分析了不同转速、等效阻尼、径向游隙状态下系统动力学响应特征。分析结果表明:滚动轴承-转子系统具有丰富的周期、拟周期以及混沌的响应形式。混沌响应中存在变柔度振动,且x方向较为剧烈。合理选择滚动轴承的参数组合,可使滚动轴承-转子系统处于较稳定的振动响应状态。     

非线性弹性地基上受简谐激励矩形薄板的主共振与奇异性

建立了小挠度矩形薄板在非线性弹性地基上受均布横向简谐激励作用的动力学方程，利用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程。应用多尺度法求得了系统主共振情况的一次近似解，并进行了数值计算。得到了系统主共振稳态响应的转迁集和分岔图。分析了阻尼系数，地基系数，板厚等对系统主共振影响。结果表明，随着地基系数和阻尼系数的增加，振幅减小；随着薄板厚度的增加，振幅增大。     

非线性地基-结构系统的地震共振突变分析

根据系统能量，由拉格朗日方程导出非线性地基．结构系统的动力方程，利用渐近解法(KBM)给出了系统共振区地震响应的渐近解，进而给出了共振区结构响应的振幅．频率响应数值结果，并分析了地基参数对结构振幅响应特性的影响。研究结果表明：随着地基参数的变化，结构响应产生共振区畸变、振幅突变、“路径”效应与滞后现象等非线性性质，两突变点之间存在不稳定共振区；同一类型场地的地基，地基参数的变化对结构的动力特性有显著的影响，按现行抗震设计方法对非线性地基．结构系统进行抗震分析时，可能产生较大的偏差，需考虑这些非线性特性，使设计参数更合理和优化。     

一种基于双忆阻器的文氏桥混沌电路

为了获得更加复杂的非线性特性,在文氏桥电路中引入2个忆阻模型,提出了一种基于双忆阻器的文氏桥混沌电路。在分析该电路系统的局部稳定性时,发现该系统的稳定性不能仅由非零特征根进行确定。在研究该系统随电路参数变化的动力学特征(诸如Lyapunov指数、分岔图及相轨图等)时,该系统表现出复杂的动力学行为,具有双涡旋吸引子和共存分岔等现象。对系统的动力学特性进行硬件实验验证,结果符合预期,能够为忆阻混沌电路的研究提供参考。     

边坡失稳突变模型的非线性混沌分析

针对边坡失稳的突变问题,运用混沌理论,建立系统的尖点突变模型,并运用庞加莱映射法、李亚普诺夫指数法、分形维数法等多种方法来预测系统是否处于混沌。分析发现：外部环境因素的变化、滑坡面上软弱夹层介质的弹性区段与应变弱化区段的本构曲线拐点处的刚度比的变化、降雨量等因素的变化作为边坡系统的非线性扰动因素与边坡稳定性的响应会表现出复杂的非线性混沌关系。这种突变和混沌的非线性现象出现的条件分别是边坡发生突变性滑坡的突发因素和积累演化因素的表像。它对认识边坡突发性滑坡突变机理和突变累积性演化机理,并进一步预测、防治并控制滑坡有重要的意义。     

斜坡失稳的突变模型与混沌机制

针对斜坡平在滑动失稳问题,运用突变理论方法,给出了快速滑坡和慢还滑坡发生的判据,提出了刚度效应失稳新理论,指出刚体极限平衡稳定性评价方法有较大缺陷;根据建立的斜坡演非线性动力学模型,发现外部环境因素的作用一斜坡系统的响应有复杂的非线性关系,当斜坡本身的非线性作用与外部环境因素的作用能力相当时,斜坡化过程会出现混沌现象,其通向混沌之路是通过倍周期分叉实现的。     

具有初始缺陷的扁球面网壳的混沌运动

在圆形三向网架非线性动力学基本方程的基础上,用拟壳法给出了具有初始缺陷圆底扁球面网壳的大挠度方程和非线性动力学基本方程.在固定边界条件下,引入了异于等厚度壳的无量纲量,对基本方程和边界条件进行无量纲化.首先求出扁球面网壳的大挠度解,继之将大挠度解当作扁球面网壳的初始缺陷,通过Galerkin作用得到了一个含二次、三次的非线性动力学方程.通过求Melnikov函数,给出了具有初始缺陷的扁球面网壳系统可能发生混沌运动的临界条件.通过数字仿真绘出了平面相图,证实了混沌运动的存在.同时也发现考虑初始缺陷的扁球面系统固有频率增大了,从而发生混沌运动的临界载荷值减小了.     

单层准零刚度浮筏隔振特性分析及混沌化

将准零刚度隔振器应用于船舶机械隔振浮筏,构造单层准零刚度隔振浮筏,建立了系统的6自由度动力学方程,利用数值方法对系统响应进行了分析,并评估了系统的隔振性能。结果表明,当激励幅值较大时,因系统刚度具有非线性,导致力传递率曲线出现跳跃现象,准零刚度隔振浮筏系统的起始频率远低于线性浮筏系统,且隔振效率远高于线性系统。进一步,利用最优时延反馈控制方法对浮筏系统实施了混沌化,对于不同激励频率均可实现混沌化,且激励频率越高越易混沌化。     

地震波斜入射时水平层状场地的非线性地震反应

利用土层和半空间的精确动力刚度矩阵,可求解地震波斜入射,水平层状场地的动力响应,并可得到各土层的位移、应力及应变结果。结合等效线性化算法,可分析斜入射地震波(SH,SV,P)时场地的非线性地震反应。研究表明:入射角对地表的加速度峰值有重要影响,未必在波垂直入射时最大,可能有多个峰值;实际地震波入射角平均在60°左右,与斜入射SV波时峰值放大倍数最大值出现的角度基本一致,按垂直入射计算得到的结果可能不安全,表明了在场地非线性地震反应中研究斜入射的必要性。     

地铁车站接头结构振动台模型试验及地震响应的三维数值模拟

先简要介绍了地铁车站接头结构振动台模型试验,然后利用有限差分软件FLAC3D对试验进行了三维数值拟合分析。建立的三维数值计算模型包括:计算范围与模型箱尺寸一致,采用Davidenkov模型描述模型土的非线性动力特性,对边界条件采用加速度条件模拟。计算得到了车站结构模型和区间隧道模型的加速度响应、土–结构间的动土压力值以及结构模型的动应变值。计算结果与实测结果吻合较好,验证了建立的数值计算模型是合理的,拟合分析结果是正确的,从而可为建立软土地铁车站结构地震响应的三维计算方法提供基础。     

对桩承结构上下部水平抗震理解的联合预估

结合平面动力有限元与简化三维集中质量法(S-R模型)对水平地震作用下的群桩-土-结构体系的动力性能进行了理论预测,可用来计算不同构型、桩数、土层属性下的结构系统动力反应。算例分析表明,由于土与基础的参与,考虑相互作用后结构位移及层间位移反应增大;受结构、桩基础及土层属性等多因素影响,结构内力在某些地震频谱作用下反而会有所增加,而固基情形下的加速度反应谱曲线对相互作用的反应结果并不一定形成包络,两种方法在对相互作用结构进行动力反应的量化数值分析和定性评价上均有良好的一致性。     

地震下单桩动力响应的有限元模拟

采用ANSYS结构分析软件建立了三维有限元实体模型,计算了地震作用下桩—土动力相互作用体系的动力反应,分析了体系的加速度反应、位移反应、桩身应变、桩身挠度、桩身弯矩、桩身剪力和桩土间接触压力等,并探讨了桩土刚度比、上部荷载等参数对桩—土相互作用体系的影响。     

泰州大桥北塔群桩基础三维动力非线性抗震计算研究

 采用三维八节点等参单元与无限元相组合的数值方法进行土和大桥桩基的地震反应分析。基于ABAQUS软件,建立“承台–群桩–土体系统”的大型三维非线性时域地震动力反应分析的弹塑性模型与相应的计算方法。承台和桩采用混凝土损伤塑性模型,土体采用传统莫尔–库仑屈服准则的弹塑性模型。考虑承台和大直径超长钻孔灌注桩的天然自重、江床浅部松散砂性土层部分振动液化等不利因素对桩基础承载能力的影响。提出静、动力统一的黏弹性无限元边界概念,采用四CPU并行计算得到“承台–群桩–土体系统”同时承受竖向静载荷和水平动载联合作用时,群桩的动轴力、动剪力和动弯矩,桩周摩阻力和桩侧与桩周土体的接触压强等对设计和施工具有参考价值的成果,进而对大桥桩基的抗震性能有比较全面和深入的认识。     

地铁车站结构振动台试验及地震响应的三维数值模拟

利用FLAC3D对典型地铁车站结构振动台模型试验进行三维数值模拟,所建立的计算模型包括:(1)计算区范围与模型箱尺寸一致;(2)采用Davidenkov模型描述模型土的非线性变形特性,而结构模型采用弹性模型;(3)由于不考虑模型箱在振动过程中的变形,因此动力边界条件取为加速度边界;(4)地震荷载的输入与试验时地震波输入一致。计算结果包括模型土和车站结构的加速度响应规律、车站结构的动应变以及土–结构间的动土压力。计算结果与振动台试验结果吻合较好,说明采用的方法能较好地模拟模型土的动力特性,反映车站结构的动力响应及土与地铁车站结构间动力相互作用的规律。该研究工作能为建立典型软土地铁车站结构地震响应的三维计算方法提供基础。     

基于物态本构模型的土体动力反应分析方法

通过对现有土体动力反应分析方法的分析,提出了新的有效应力物态地震反应分析方法。首先,建立了能够全面反应饱和土体的应力应变非线性、硬化性、剪切胀缩性和压密回胀性、应力路径相关性以及球应力和偏应力与变形的耦合性等主要特征的有效应力物态动本构关系。其次,以动力固结理论和瞬态动力学理论为基础,将该本构关系引入到以动力反应与动力固结相耦合、静应力和动应力变化相耦合,孔压产生、扩散和消散相耦合、能够较全面反映动力作用下土体应力应变反应的真实过程为特点的三维瞬态动力方程组,形成了饱和砂土体有效应力物态地震反应分析的完整理论体系。最后,开发了新的动力固结三维有限元分析程序,通过对一个饱和路基的计算和分析,不仅得到了合理的土体动力性状,而且验证了该分析方法与程序的正确性。     

高层建筑物-桩筏基础-地基相互作用体系的计算分析

运用大型有限元软件ANSYS对相互作用体系建立三维有限元模型 ,进行动力特性和非线性地震反应分析。分析结果表明 ,桩土参与相互作用对上部结构地震反应有不容忽视的影响 ,且上部结构相对于地基刚度越大 ,共同效果越明显 ;结构的动力特性和地震反应不仅取决于结构本身的刚度 ,而且与地基特性 ,基础形式等有密切的关系     

地下结构在竖向和水平地震荷载作用下的动力分析

本文基于有效应力动力分析法 ,运用二维显式有限差分程序FLAC对地下结构在竖向和水平地震荷载作用下的动力响应进行数值分析。编制了周围土体介质分析模型的程序模块并与FLAC接口。考虑了水平和竖向地震荷载对地下结构的耦合效应 ,得出了竖向地震荷载对地下结构的破坏有重要影响的结论。     

砂卵石土地基-筏板-巨型框架结构动力相互作用研究

以砂卵石土动力特性三轴试验为基础,结合结构与地基动力相互作用理论,利用通用有限元软件ANSYS,模拟分析了砂卵石土地基-筏板-巨型框架结构体系在地震作用下地震反应的主要规律：由于动力相互作用的影响,砂卵石土地基中相互作用体系的频率小于不考虑结构-地基相互作用的频率;基础存在平动和转动,致使相互体系与刚性地基上结构体系的顶层位移最大值和加速度有明显不同,地基土传递地震作用具有放大或减振的作用,这与地基土的性质、激励大小等因素有关,砂卵石土地基一般具有减振的作用,致使上部结构接受的地震能量较少,各层反应均较小;同时,基础的刚度对上部结构的地震反应也有明显影响.