结构风工程研究的现状和展望

结构风工程问题研究是风工程学科形成的起源。经过半个世纪的发展，已经奠定了结构风工程的理论基础，可以满足一般结构的抗风设计要求。２１世纪结构长大化、高耸化以及外形复杂化的趋势使结构风工程研究面临新的挑战，需要对现行的理论和方法进行精细化的改进和发展，同时开展有效风振控制方法的研究，为解决大型复杂结构的风工程问题作好准备。     

大跨高耸柔性结构的风致振动

我国的改革开放政策带来了大跨度桥梁和高耸结构建设的高潮。随着结构跨度和高度的增大,风对这些柔性结构的作用就不限于静力风荷载,而必须考虑各种风致振动问题,以及由此引起的动力风效应。 国际风工程界对结构风效应的研究已着重于非线性风致振动的精细化,结构气动参数的精确识别以及为风洞试验所需的紊流风场的真实模拟。结构抗风设计也正从确定性方式向基于可靠性理论的概率性评价过渡。 为了使我国结构风工程领域的研究全面赶上世界先进水平,并为解决进入21世纪的特大跨度桥梁和超高层建筑中的风工程问题作好准备,本文提出了一些迫切需要进行的研究热点。     

结构抗震抗风振动控制

本文阐述了结构抗震抗风控制的概念，概括总结了近扯为国内外关于抗震风控制研究和工程应用状况，介绍了作者在该领域的部分研究成果。同时，提出了该领域研究的关键科学问题。     

结构非线性振动及其控制系统的分析模型

本文研究了非线性结构振动及其控制系统的ＡＲＭＡ模型的建立问题，对结构施行等效性化处理，结状态变量的观测，仅测量结构的前几个位移，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，最后可得到结构受风与地震作用下的ＡＲＭＡ模型和模态分析的ＡＲＭＡ模型。     

变截面高耸结构的横向风振研究

针对我国现行的高耸结构设计规范中横向风振还只能考虑等截面结构的局限，本文在基于气动弹性理论的锁定区域研究和等截面结构的横向风振讨论基础上，详细研究了变截面高耸结构的锁定激励响应，并据此提出了其横风向抗风设计建议。研究表明，目前工程中所采用的高耸结构横向风振设计验算法在共振区域的确定和验算风荷载等方面应作重新评价。文中给出的工程实例表明应用本文提供的理论方法进行的高耸结构横向抗风验算是合理而简便的。     

大跨度结构风振计算

本文用随机振动理论研究了大跨度结构风振力的计算方法，给出了一个计算大跨度结构风振力的工程实用公式。     

雨刮反转过程摩擦特性分析

从理论分析角度出发，建立雨刮-风窗系统的动力学及摩擦模型，研究雨刮-风窗系统运动时摩擦产生振动噪声的原因，以期改善汽车NVH性能。建立动力学模型，推导并无量纲化解析式；基于摩擦系数-相对速度负斜率公式、库伦摩擦定律及流体润滑特性，分别对雨刮-风窗系统在干燥、湿润运行工况建立摩擦模型，研究不同工况下刮片角度、摩擦系数及摩擦力随时间变化情况；应用非线性解析法——龙格-库塔法，分析动力响应及摩擦特性。模型仿真结果准确复现出雨刮片实际运动中相关振动特性；通过对比不同工况下的仿真结果，验证动力学模型及摩擦模型的有效性。建立的动力学及摩擦模型，可为雨刮片结构优化、雨刮-风窗系统振动噪声控制及相关的固体接触研究提供一定理论参考。     

大跨空间结构风振响应及其计算与试验方法

大跨空间结构体系广泛应用于工业和民用建筑中，并且日趋大型化，多样化，复杂化，风荷载已成为该类结构抗风设计，防灾减灾分析的控制荷载之一，文中针对大跨空间结构，分析了风振形式及其机理，阐述了风振响应计算方法和试验方法。指出随机振动理论，有限单元法和数值分析理论是大跨空间结构风振响应计算的有效理论工具，风洞试验是研究结构风振的主要实验手段，结构风振数值模拟方法具有广阔发展前景。最后，提出值得进一步研究的若干问题。     

结构风振控制

随着高强度材料在结构工程中的应用,结构设计向着细长、轻柔方向发展,因而风诱发振动的抑制问题已得到普遍重视。为了改善结构在强风作用下的可靠性、安全性,目前广泛采用一种保护系统(主动或被动控制装置)。这些控制装置可由气动力或机械方法构成。     

铁路钢桥铅挤压阻尼减振器的设计

为解决列车提速后，铁路钢桥横向振幅严重超限问题，利用阻尼技术有关理论研制了国内首创的铅挤压阻尼器，本文研究了铅挤压阻尼器设计中的有关问题，包括阻尼材料的选择，阻尼器结构的设计计算以及在该阻尼器特点，为阻尼技术在大型结构中工程中应用提供了新的思路，结合工程结构的实际结构型式稍加修改，该阻尼器便可用于不同类型结构的振动控制和抗震设计问题中。     

两种解振动反问题算法的同一性及应用

根据矩阵最佳逼近与加权残值理论，把求解振动反问题时所使用的矩阵逼近法和极值化算法统一为不同范数定义下的最小二乘问题，这对部分振频和／或振型给定情况下振动反问题的求解提供了一个有效工具。结合某大型飞机机翼颤振吹风模型的动力设计，本文给出了工程应用的具体数值例子。大量的算例结果表明：与矩阵逼近法具有同一性的极值化方法计算精度和计算效率很高，可直接用于工程实际。     

随机结构系统的特征值和特征向量分析

从实际工程出发，以现代数学理论为依据，研究了随机结构系统的特征值问题。根据Kronecker代数、向量值和矩阵值函数的灵敏度、一般二 阶矩法和概率摄动技术给出了计算随机结构系统特征值和特征向量的数值方法，可以有效和可靠地得出随机结构系统的特征值和特征向量的统计量。     

大气边界层大涡模拟入口湍流生成方法综述

随着计算资源的飞速发展以及数值模拟技术的不断进步,大涡模拟被越来越多地应用于结构风工程领域的研究。运用大涡模拟准确模拟结构风效应的关键问题之一是生成满足大气边界层风场特性的入口湍流条件。预前模拟法和人工合成法是目前主流的两类大涡模拟入口湍流生成方法。该文阐述了不同入口湍流生成方法的基本原理,并梳理其在结构风工程领域的发展。从结构风工程研究的角度出发,对比分析不同方法的特点及适用性。最后,针对当前大气边界层大涡模拟入口湍流生成方法存在的问题,提出了未来研究的展望。     

自适应结构振动主动控制的最佳效果实现

推导了自适应结构振动控制中不同控制目标函数下，次级力源的最优强度以及所能获得的最佳振动和声幅抵消化计算公式，通过理论和计算分析讨论限次级振源和误差传感器的选择和布放规律。研究结果表明，在次级振源和误差传感器的位置选择中，结构模态振型间的相位关系与幅度同样重要。     

超高层建筑结构横风向风荷载研究

对于超高层建筑结构,我国荷载规范只给出了顺风向的抗风设计方法,对于横风向风荷载则并没有给出规定。而在实际工程中的超高层建筑,有时横风向风荷载远大于顺风项,为控制荷载,因此目前我国荷载规范在超结构的横风向抗风设计部分的规定是不完善的,需要补充该部分内容,本文则通过几个典型工程实例来说明该问题。     

高耸结构风振的主动控制研究

对采用张力索进行高耸结构风振控制的方法作了研究。首先，建立了由受控结构，张力索和液压伺服机组成的控制系统的数学模型；进而设计了控制器，比较了力型，力＋力矩型及力矩型三种张力索的实现形式和不同的控制作用下受控结构的振动水平及所需的控制力的大小；指出对于复杂结构，控制作用位置对张力索实现形式的选择及控制实现的难易程度有很大影响；‘讨论了随机风载的模拟；最后就某高耸复杂结构地进行了仿真研究。     

桥梁工程中几个力学问题的进展

本文以桥梁结构为背景，首先叙述力学理论与工程应用的关系，然后从随机振动与结构可靠度理论出发，对交通荷载的作用，风荷载作用，地震的作用以及它们在设计上的应用，扼要综述了近十几年来工程力学理论与桥梁设计从低级阶段向多学科的高级阶段的发展概况，存在问题及未来发展方向，并介绍了作者以地一些具体问题的观点。     

斜拉索的风振与减振

斜拉索是效率极高的全张力柔性构件，在现代大跨结构中得到广泛的应用。其风致振动和减振问题一直是该领域研究的关键问题之一。本文阐述了斜拉索各种风振形式的振动机理和实际工程中常用的减振方法以及国内外该领域目前的研究状况。最后对斜拉索风振与减振研究的发展趋势进行了展望，指出了辅助索减振法、MTMD减振法、智能拉索、振动优化控制理论将是未来该领域研究重点，有着明显的应用前景。     

三维空间结构驰振极限振幅分析

大多数工程－高层结构具有非流线型剖面，在强风作用下的可能产生驰振（Ｇａｌｌｏｐｉｎｇ）规象，而考虑平均风梯度的三维空间结构驰振极限振幅的研究文章还未见报道，本文依据奇异摄动理论及气动弹性力学理论在考虑平均风梯度影响的情况下，对三维空间结构驰振的稳态极限振幅进行了解析，所得出的驰振稳态极限振幅计算公式形式简单，实施方便，便于工程应用。     

有源声学结构:概念、实现及应用

有源声学结构是近10年来在有源控制和功能结构基础上，发展起来的一项用于噪声控制的新型声学结构，具有低频响应好、通用性强、工程应用前景好的特点。本文就有源声学结构的基本概念、组成结构、实现方法及工程应用等方面的问题给予了深入研究。