地铁引起建筑物振动评价研究

因为不能直接量测地铁环境中拟建建筑物的振动,介绍基于理论计算分析对地铁运行引起建筑物振动的评价方法。由于地铁隧道底面振动记录资料缺乏,量测困难;列车-轨道-地基系统的模拟不尽完善。针对上海地铁隧道正上方某拟建建筑物的振动问题,建立上部结构的刚性地基有限元模型,输入场地实测地面振动加速度激励,计算结构振动在时域内的响应。利用傅里叶变换,对结构时域内的响应进行频域分析,根据国家标准对地铁引起建筑物的振动做出评价,从而为地铁环境中建筑物防振设计提供依据。     

阻尼结构叶片强迫振动响应分析的改进时频域融合算法

为有效地分析阻尼结构叶片系统的动力学特性,本文对计算非线性动力学系统响应的时频域融合算法进行了改进。引入快速抗混迭傅立叶变换,提高时域与频域间转换运算的精度,减少计算时间;针对阻尼结构叶片系统的局部非线性特点,对线性自由度进行减缩,将迭代求解控制在仅和非线性相关的自由度范围之内;采用混合遗传算法改善计算收敛性。使用改进的时频域融合算法对某真实燃机叶片的非线性强迫振动响应进行了分析。在一定的参数条件下,改进的时频域融合算法计算时间为原算法计算时间的 ,且精度误差不超过 。研究表明：改进的时频域融合算法能够适用于复杂摩擦接触下阻尼结构叶片的振动响应计算。     

非线性阻尼变刚度半主动结构振动控制

提出了具有非线性阻尼器的可变刚度系统及其半主动振动控制理论与方法，通过对５层钢框架试验模型的仿真计算，分析了非线性阻尼变化对结构振动响应的影响。分析结果表明：所提出的半主动控制系统能够有效地减小结构的振动反应。     

地铁引起的建筑结构振动及噪声分析

针对上海地铁附近某拟建建筑的振动与噪声问题,建立结构的有限元模型,输入场地实测地面振动加速度激励,计算结构振动的加速度响应.结合噪声预测模型,给出建筑结构内声场分布规律,并结合工程实例,对浮筑楼板隔振降噪措施效果进行分析,结果表明浮筑楼板隔振降噪效果一般.     

复合材料加筋结构的流固耦合振动及动力响应分析

本文通过引用阻尼单元刚度阵法,并用结构有限元与流体边界元相结合的方法对复合材料结构的流固耦合振动及动力响应问题进行研究,较好地反映了复合材料结构动力响应特征。采用修正的RITZ向量法和Newmark直接积分法求解振动及动力响应问题,避免了质量阵因附连水质量阵不对称而引起的求解困难。作为数值分析例子,文中分别计算了船体悬臂板与加筋板结构的自由振动与动力响应问题,并对一复合材料舱段进行了水下爆炸当量载荷的振动与响应计算。     

振动阻尼讲座：第三讲 阻尼系统的动力响应

当结构被人为地引入阻尼后,一方面结构的动力特性会发生变化,如共振频率的偏移,在有些情况下甚至刚度和质量也有较显著的变化;另一方面在与原来相同的激励条件下系统的响应、特别是共振响应峰值有明显的降低,这对于克服具有密集模态的结构振动与噪声问题十分有益。从实际应用的角度出发,大家更关心的是阻尼对响应的直接影响,因此,本讲座讨论三个有关阻尼系统动力响应问题,它们是:1.单自由度阻尼系统的稳态响应;2.系     

阻尼对叶片非线性振动的影响

将叶轮机叶片简化为悬臂薄板,考虑阻尼的作用,并将叶片所处的环境噪声和空气阻力考虑为简谐载荷。基于Von-karman板的控制理论,建立了考虑阻尼的叶片振动控制方程组。选择一组满足叶片边界条件的模态函数,运用Galerkin法将方程离散,再采用多尺度法对处理后的非线性常微分方程求解。数值分析的结果表明,在线性情况下叶片振动的拍现象比非线性振动更密集,非线性振动的幅频特性曲线存在多值性和跳跃性,叶片的粘性阻尼参数对叶片非线性振动的幅频曲线有影响。     

振动阻尼讲座：第二讲环境因素对阻尼材料性能的影响及其分析

通常,环境因素对阻尼材料性能产生重要影响,如对橡胶类粘弹阻尼材料来说,其刚度和损耗因子随频率、温度、动静载荷大小的不同将发生很大的变化。因此,为能有效合理地使用阻尼材材,掌握一些材料性能随环境因素变化的关系是必要。本讲座中,将以橡胶类粘弹阻尼材料对象,着重讨论一些对其性能产生重要影响的环境因素并给出典型的分析表述。这里应说明的是,之所以选择橡胶类粘弹阻尼材料为讨论对象,在于它应用的广泛性和有效性。     

阻尼层厚度对结构阻尼性能的影响

通过分析比较,选用基于模态应变能理论的有限元分析方法。首先验证了方法的精确性,对于算例,前五阶结构固有频率平均误差为0.020,模态损耗因子平均误差为0.112。进而以阻尼层厚度为变量,对被动振动控制结构的两种典型形式——自由阻尼结构和约束阻尼结构,进行动态力学性能研究,研究结果表明：阻尼层厚度从0.2 mm增加到1.5 mm,两种阻尼结构的固有频率降低,损耗因子提高;相比之下,自由阻尼结构的减振性能更为依赖阻尼层厚度,即对于较小的阻尼层厚,约束阻尼结构的减振性能更为优异。     

地铁振动对既有砌体结构影响的试验研究

以某两栋砌体结构为工程实例,对上海某线地铁振动进行了现场实测,分别从振级和1/3倍频程振动加速度级两方面研究了地铁对建筑物振动的影响规律。测试结果表明：对两栋5层砌体结构,楼板振动沿层高呈增大趋势,顶层的竖向振级比底层大2~4dB,水平向振级比底层大6~7 dB,昼间时段中高峰期的三向振级均大于非高峰期的振级,同时昼间时段振级均大于夜间时段振级;房间中央的楼板振动大于墙边和楼梯楼面的振动;地铁对建筑物的振动主要为10~25Hz低频振动。     

INFLUENCE OF DAMPING MODELS ON DYNAMIC ANALYSES OF A BASE-ISOLATED COMPOSITE STRUCTURE UNDER EARTHQUAKES AND ENVIRONMENTAL VIBRATIONS

Structural design simultaneously governed by earthquakes and environmental vibrations has received a lot of attention in recent years.Base-isolated composite structures are typically used in the above-mentioned structural design.The corresponding analysis involves validating structural safety under earthquakes and human comfort under environmental vibrations through a time-history analysis.Thus,a reasonable damping model is essential.In this work,the representatives of viscous damping model and rate-independent damping model,namely the Rayleigh damping model and uniform damping model,were adopted to investigate the influence of damping models on the time-history analysis of such structural designs.The energy dissipation characteristics of the above-mentioned damping models were illustrated via a dynamic test of recycled aggregate concrete specimens.A case study was performed on a base-isolated steelconcrete composite structure.The dynamic responses under the excitation of earthquakes and environmental vibrations were compared using different damping models.The uniform damping model was found to be more flexible than the Rayleigh damping model in dealing with excitations with different frequency components.The uniform damping model is both theoretically advantageous and easy to use,demonstrating its potential in dynamic analysis of structures designed simultaneously governed by earthquakes and environmental vibrations.     

波浪作用下粘弹性海床动力响应的数值分析

基于广义Biot理论,采用Kelvin-Voigt模型描述海床土骨架的应力应变时间的本构关系,从Galerkin加权余量法出发建立以土骨架位移u和孔隙流体全位移U表达的u～U形式的有限元边值方程,采用Newmark逐步积分法求解时域内动力方程。数值计算表明土骨架和孔隙流体的加速度对粘弹性海床动力响应的影响极小。当土的粘滞系数的数值小于其弹性剪切模量的大小时,体粘滞系数和偏粘滞系数的变化对超静孔压幅值的影响较小,但对有效应力幅值的影响相对显著。对于粘滞系数较大的海床,波浪荷载可能导致其变形在很短的时间内单调迅速增长至破坏。     

单柱失效下结构连续倒塌的动力响应分析

该文提出了一种基于三折线结构抗力形式和升压平台形荷载函数的非线性单自由度模型,并推导了该模型的解析解,用于分析由单柱移除引起的连续倒塌过程中的结构瞬态动力响应。该模型可以涵盖各类抗力形式,包括抗力软化及大变形条件下的悬链作用,并考虑了柱子移除时间对动力响应的影响。钢筋混凝土和钢结构的梁柱子结构的动力试验结果与非线性单自由度模型计算所得到的动力响应结果（例如跨中位移）的对比表明：此模型可以准确地预测结构倒塌过程中结构的动力响应,计算速度快,准确性高,便于应用。     

地震作用下高耸结构动力响应波动分析方法

针对高耸结构沿高度方向进行空间离散并构造出控制体,基于Timoshenko梁理论,建立控制体的动力学方程。在时间域上交替运用控制体动力学方程和剪力-位移关系式、弯矩-转角关系式,提出一种研究地震作用下高耸结构动力响应的波动分析方法。利用所提出的方法对南京电视塔在地震作用下的动力响应进行分析,计算结果表明:南京电视塔受地震作用时,大塔楼处位移峰值大于有限元方法的计算结果,大塔楼处出现转动惯性力矩峰值,研究高耸结构的地震响应问题时不应忽略转动惯性的影响。所提出的方法为研究地震作用下高耸结构的动力响应问题提供了一种有效的途径。     

埋深对地铁区间隧道列车振动响应的影响

采用弹塑性本构关系和摩尔库伦屈服准则，应用八结点平面等参单元，对某城市地铁不同埋深的三个典型断面的区间隧道及其周围土体这一结构复合系统进行动力有限元分析，揭示出不同埋深情况下地铁隧道结构的工作状态，为地铁选线及结构设计提供依据。     

结构动响应的并行算法

本文利用有限元矩阵列向存储时斜线上各元素可独立计算的性质及带宽方向可并行矩阵向量乘技术很好地处理了隐式并行求解动力响应问题。算例表明了该算法的有效性。     

地震作用的相关性对结构瞬态响应的影响

地震作用一般分解为水平运动分量和竖向运动分量,在这两个运动分量的作用下,结构发生大变形时,可能会经历由地震运动分量演变的外部激励和参数激励过程。由于运动分量间的相关性,推导出实际上这两个激励过程也是相关的,而且是完全相关的,但在过去的研究中,为了简化分析,常常假设这两个激励过程是完全独立的。该文以高斯白噪声和过滤高斯白噪声过程模拟地震动过程,以某一单层框架结构为研究对象,采用累积矩截断法,分析高斯白噪声和过滤高斯白噪声这两种地震动激励下单层框架结构的非平稳地震响应。同时考虑地震动分量间的相关性,得到更为精细化的结构随机地震响应,并分析这种相关性对结构响应的影响。结果表明：将地震动作用模拟为更接近实际的过滤高斯白噪声过程时,地震作用相关性对结构响应的影响更为明显,更为不可忽略。     

边缘构件刚度对索网结构风振响应的影响分析

本文根据索网结构中索系和边缘支承结构共同工作且相互影响的特点，运用随机振动理论，考虑风的三维相干性，讨论了脉动风作用下，边缘构件刚度对索网结构的自振频率和风振响应的影响规律。分析表明，临界刚度比是索网结构动力响应计算的一个关键参数。     

地震作用下起重机对高桩码头的动力响应影响

目前,针对高桩码头响应的研究大多数未考虑上部起重机结构,或将起重机结构简化为集中质量,针对起重机-码头结构相互作用缺乏精细化模拟.基于开源有限元数值计算平台OpenSees,建立起重机-码头三维有限元模型.结合起重机固有振动特性,对有/无起重机的高桩码头动力响应进行对比分析,研究了地震作用下起重机对码头结构响应的影响....     

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。