基于波数-频率联合演变功率谱的一维空间非均匀脉动风场模拟

在高层建筑、大跨桥梁和大型风力发电系统等大型工程中,风荷载对结构的安全性至关重要、甚至是起控制作用的要素。因此,脉动风速场的模拟具有重要意义。谱表达方法得到了广泛的应用。但经典的谱表达方法需要对互功率谱矩阵的逐个频率点进行Cholesky分解或本征正交分解（POD）,当模拟的空间点数较多时,分解效率非常低下、甚至可能出现矩阵奇异而难以实现。基于波数-频率联合功率谱或联合演变谱,不需要Cholesky分解或POD,可以方便地实现均匀或非均匀脉动风场的模拟。当模拟点为等间距点时,该方法能够使用FFT技术提高模拟效率,而当模拟点为非等间距点、不能使用FFT技术时,模拟效率依然有待提高。鉴于此,该文引入“结构化”非均匀离散方法和“舍选法”思想,建议了二维波数-频率域的非均匀离散策略,显著地提高了模拟效率。以某桥塔的一维空间非均匀脉动风场的数值模拟为例,验证了该方法的有效性。     

考虑参数随机性的高层建筑风振舒适度的非线性黏滞阻尼器优化布设

以顶层加速度作为概率特征量，建立目标函数，分别采用基于随机等效线性化系统的频域方法和基于概率密度演化理论的非线性系统时域方法，进行了考虑结构参数随机性的高层建筑风振舒适度控制的黏滞阻尼器优化布设研究。结果表明：在总黏滞阻尼器系数相同的条件下，以顶层加速度标准差和失效概率为目标函数的黏滞阻尼器优化布设方案，在确定性激励作用下均能显著降低结构的风振响应，且相对于未优化的阻尼器均匀满布方案更经济、更有效。以加速度标准差为目标函数的传统阻尼器优化布设本质上是确定性分析方法，对结构可靠度的提高作用有限，而以加速度失效概率为目标函数的阻尼器优化布设，以结构响应的概率密度函数为优化对象，能显著地提高结构的可靠度，有利于改善高层建筑结构的风振舒适度性能。     

考虑控制器拓扑的随机动力系统最优控制

在简要回顾几类结构控制模式的基础上,本文提出考虑控制装置最优布设与控制器参数优化的随机最优控制方法,将它们统一为物理随机最优控制的广义最优控制律。为有效地寻找每个序列工况的控制器最优拓扑和控制器参数,分别定义基于超越概率的层可控指标梯度最小准则和能量均衡最优准则。数值算例分析表明,采用广义最优控制律可以以最小的投资获得最大的控制效益。同时表明,按层可控指标梯度最小准则寻优,比先前按层可控指标最大准则寻优能更有效地收敛到目标性态。     

某高速路路基高边坡施工实例

本文结合某高速路工程实例对高边坡施工技术的要点进行分析和总结,对提高同类工程施工安全可靠性有一定的参考价值。     

非线性时变结构随机地震响应最优多项式控制

以随机地震动作用下具有Bouc-Wen滞回特性的非线性结构系统为受控对象,开展了最优多项式控制算法研究：包括系统矩阵中Maclaurin展开取初始零值衍生的具有时不变增益矩阵的控制律,和系统矩阵中Maclaurin一阶展开衍生的具有时变增益矩阵的控制律。研究表明,受控结构层间位移响应的变异性明显降低,结构的安全性显著提高。同时,基于时不变增益矩阵的控制律的控制效果在一定程度上受制于控制力施加的大小与系统稳定性之间的平衡关系,而考虑了每一个时间步位移和速度对增益矩阵影响、基于时变增益矩阵的控制律则能以较小的控制出力获得较好的控制效果。     

非线性粘滞阻尼器系统的刚性性质与动力时程分析

粘滞阻尼器在工程中得到了日益广泛的应用,其出力存在分数指数律的非线性关系。工程中常用的阻尼指数为0.3~0.5,在此情况下,传统的非线性时程分析方法如Newmark积分及新近发展的KR-α方法等,均可能出现不稳定或数值脉冲现象,而经典的能量等效线性化方法则存在迭代求解及精度不高等问题。该文首次分析了该类粘滞阻尼器系统的刚性特征。在此基础上引入向后差分格式,并与耗能等效格式、Newmark积分格式和KR-α方法在精度、稳定性和计算效率等方面进行了对比分析。数值分析结果表明,向后差分法格式既能保证算法的稳定性、又具有足够的精度和效率。