人-结构相互作用动力学建模研究

尝试建立有限多个人留驻的简支梁即人-梁联合系统的新动力学模型；然后应用该动力学模型，分析1到5个人形成的人群-简支梁联合系统的动态特性，研究人群对被占简支梁动态特性的影响；并将数值模拟计算结果和国外学者的实验结果相比较，进一步验证所建立的人群-简支梁相互作用的新动力学模型的正确性和合理性，可充分有效地展现人和细长结构的相互动力作用。     

人-板耦合系统动力特性研究

基于单自由度的人体模型,将分布人群简化成均匀连续分布的质量-弹簧-阻尼系统,并考虑楼板的阻尼,建立了有阻尼的分布人群-薄板耦合系统模型。分析了薄板与人体的频率比及人板质量比等参数对耦合系统动力特性的影响。以四边简支的均质矩形薄板为例,用有限元方法对该文结论进行了验证。研究成果可为人与结构相互作用及结构的人致振动分析提供参考。     

基于圆弧足底倒立摆模型的人-桥动力竖向相互作用研究

基于新型圆弧足底倒立摆模型,研究了人-桥竖向相互作用.将行人简化为集中质量和两条带有圆弧足底的支撑腿,利用Lagrange方程建立人与桥相互作用动力方程,采用变步长的四阶-五阶龙格库塔法进行数值求解;对比分析了行人通过刚性地面和振动桥面时竖向步行力、动载因子和质心位移的变化原因,并探讨了行人步频与动载因子、自激力之间的...     

动力荷载作用下水-桩-土相互作用简化分析研究EI北大核心CSCD

针对近海结构单桩基础在动力荷载作用下发生复杂的水-桩-土相互作用问题,建立了三维水-桩-土全耦合动力有限元分析模型。土体、桩和水体分别采用实体单元和声学单元模拟,土体截断边界采用滚轴边界条件、水体截断边界采用无反射吸收边界条件,并确定了合理的截断边界位置;以全耦合分析模型计算结果为参考解,系统研究了四种动荷载作用下水-桩不耦合(两者界面自由)和水-土不耦合(两者界面自由)对桩体和海床表面位移和动水压力响应的影响,揭示了不同水深和桩体半径变化下不考虑两种相互作用的影响规律。     

隧道-土-桥桩相互作用体系振动台试验与数值模拟研究

以大连实际工程为背景,通过振动台试验研究了双隧道-砂土-桥桩系统在地震作用下的动力相互作用（SSSI）,得到结构、场地的动力响应规律,并与ABAQUS数值模拟结果进行对比。数值模型引入Kelvin本构模型子程序,利用等效线性方法处理砂土在计算过程中的非线性问题。将试验结果与数值模拟结果进行对比,验证了数值模拟的可靠性。在此基础上设计了8种工况,通过对比分析研究了体系内各结构之间的相互作用规律。结果表明,隧道会放大桥桩、临近隧道的峰值加速度,而桥桩却会对侧穿隧道的峰值加速度起到减弱作用;隧道与桥桩的存在均会增大彼此的截面剪力与弯矩,其中受影响的区域主要集中在隧道上下拱,桥桩的桩底与桩-土交界面。     

人-桥竖向耦合振动效应试验研究

轻质人行桥与桥上的静态人体、行人之间均会产生明显的竖向耦合作用。为进一步明确人-桥竖向耦合振动效应,基于室内简支钢结构-玻璃轻型人行桥模型试验平台,分别开展了静立单人-桥、行走单人-桥以及静立单人-行走单人-桥竖向耦合振动效应试验研究。试验结果表明：静立人体作用导致人行桥竖向自振频率降低,而行人使得人行桥竖向自振频率增大;行人步频对人-桥耦合系统的竖向自振频率影响较小,但行人步频及其谐波分量与耦合系统竖向自振频率的接近程度对人行桥加速度响应频谱卓越频率影响较大;当人行桥上同时存在静立人体和行人时,静立人体作为人行桥振动的实际感知者,其驻留位置处人行桥的竖向加速度明显小于自身实际加速度。研究成果可为人-桥竖向相互作用以及人行桥振动舒适度评估提供参考。     

土-建筑群动力相互作用的数值模拟

针对土与建筑群的动力相互作用问题,该文建立了土与结构动力相互作用研究的被研究块体模型,给出一种处理建筑群与地基动力相互作用研究的波动数值方法。该方法便于研究城市中建筑群的地震响应。数值模拟结果表明:城市中建筑群的存在会使地震地面运动响应出现长尾波现象,竖向地震作用对结构的水平地震响应影响很大。     

土-箱基-框架结构动力相互作用大比例模型野外试验研究

通过野外大比例(1∶2)结构模型动力试验,研究了土与箱基及框架结构动力相互作用。分别用脉动和牵引释放法测试了试验模型的自振频率及阻尼比,通过三维有限元计算理论值与现场实测值的对比发现,考虑土-结构动力相互作用(SSI)时模型自振频率比不考虑SSI作用时模型第一阶自振频率最大降低8.5%。从牵引释放试验中基础测点和地面测点速度频谱对比可以发现,地面测点振动以纵向运动为主,并且与土体特征频率接近的高频分量得到加强。由近场地面爆破振动试验可知,对于高柔框架结构,其顶部速度反应主要是由基础转动引起的摇摆分量组成,上部结构弹性变形次之,基础平动分量最小。试验为进一步研究具有埋置基础的土-结构动力相互作用提供了计算实例和丰富的试验对比数据。     

均布人群对简支欧拉梁动力特性的影响

研究了作用在梁上的均匀分布人群对梁的动力特性的影响.将人群简化为均匀分布的弹性质量模型,考察了无阻尼的弹性质量和有阻尼的弹性质量两种模型对简支欧拉梁的动力特性的影响,得到了人群和梁耦合系统的频率和阻尼的解析表达式.并以此研究了分布质量与梁的质量之比对梁的频率和阻尼比的影响,得到了人群对结构动力特性影响的定性规律.结果表明:耦合系统在人体振动基频处分支出一系列的振动频率,并且当分布人群质量与结构质量之比达到一定程度时,均布的人群会对梁的振动特性产生显著的影响,明显改变梁的自振频率,显著提高梁振动的阻尼比.最后研究了梁的振动频率对人群-梁耦合系统阻尼比的影响.     

基于T-P模型的桩-桩水平振动相互作用研究

为精确揭示桩-土动力相互作用,弥补动力Winkler地基-Bernoulli-Euler梁模型(E-W模型)在桩-桩水平振动分析中的不足。考虑土体剪切效应和桩身剪切变形,建立Pasternak-Timoshenko模型(T-P模型)模拟桩-土动力相互作用,推导水平动力和竖向荷载共同作用下的主动桩水平振动解析解。在此基础上,根据桩-桩动力相互作用原理,建立被动桩水平振动控制方程,运用传递矩阵法考虑土体分层特性,利用初参数法计算桩-桩动力相互作用因子;与已有文献进行对比,验证计算结果的正确性。通过参数分析表明：土体剪切效应对水平动力相互作用因子有增强效果;在给定桩土参数的情况下,主动桩和被动桩存在“有效桩长”(Ld=10d～15d);当桩身长径比在L/d=5～10范围内时,不宜忽略桩身剪切变形对动力相互作用因子的影响;竖向荷载对水平-摇摆耦合作用因子的影响最为显著。     

液体静压导轨转台轴向振动的动力学建模与分析

该文从Navier-Stokes方程着手,通过量纲分析略去微小量,再结合定流量供油的圆形油腔液体静压导轨系统油膜承载力模型,建立了液体静压导轨系统带有速度项的非线性油膜力模型,进而建立了液体静压导轨系统转台的动力学方程。同时,利用数值计算,并针对不同变量情况对液体静压导轨转台进行了动力学性能分析,研究结果对于深入研究液体静压转台系统的力学性能提供了理论依据。     

柔性机械臂的动力学模型及滑模变结构控制

本文针对轴向不伸长的Euler-Bernouli梁模型,采用假设模态法,对带有末端荷载的柔性机械臂,推导出考虑动力刚化影响的柔性机械臂有限维一致线性化动力模型.通过极点配置技术设计滑模超曲面参数,采用滑模变结构控制方法,实现关节转角的运动轨迹控制.采用LQR方法设计弹性模态稳态器,抑制由于刚体运动而激发的弹性振动.文中最后针对一单杆柔性机械臂进行了计算机仿真,验证了本文所提出的控制策略的有效性.     

地震作用下水-结构-土动力相互作用分析

该文基于ABAQUS建立了地震作用下水-结构-土系统数值模型,分析了地震动水平和竖向作用时在不同水深条件下水-结构、水-土相互作用对结构、土体和水体响应的影响.结果表明,水平地震动作用下水-土相互作用对系统响应的影响远小于水-结构相互作用,且对水、土、结构响应的影响较小,可忽略不计.竖向地震动作用下水-结构相互作用对系...     

成层地基与浅埋结构物动力相互作用的简化分析

基于任意侧向位移下挡土墙地震土压力理论,建立了新的地基-浅埋式结构物相互作用力与其相对位移之间的关系,并对该关系加以推广,应用到成层地基及深基础情形。提出了一种实用的求解成层地基-浅埋式结构物动力相互作用的简化质-阻-弹模型,该方法概念简单合理,参数确定简便,不需迭代,计算量小,可适用于以下情形:1) 结构物可视为粘弹性介质;2) 地基和浅埋式结构物可简化为一维运动;3) 结构物运动对土体运动的影响忽略不计。     

蛋形消化池与流体相互作用动力分析

研究预应力蛋形消化池与其内部流体相互耦合作用下的地震响应分析问题。通过ANSYS程序建立了计算流固耦合体系的有限元模型,分析比较了耦合效应对结构动力特性的影响,给出了结构的自振频率、模态、地震响应加速度、位移以及池体的应力。与国内首次模拟地震振动台试验结果进行了比较,两者符合良好,表明该有限元计算模型是合理的,可以应用于类似特种结构。     

大比例模型结构-桩-土动力相互作用试验研究与理论分析

介绍了一个土-桩-框架结构1/2比例模型动力相互作用野外试验研究,通过对模型进行地脉动测试得到了其基频,并分别在忽略重力、欠人工质量、人工质量三种工况下进行了模型的顶部牵引激励试验和顶部机械激励试验,且在时域和频域内分析了试验结果,得到了一些有益结果。此外,研究了考虑土体动力非线性特征的粘弹性人工边界,提出了考虑桩土动力相互作用中桩土分离、滑移以及基础提离效应的接触模型,并引入阻尼项表征桩土动力作用中的能量损耗。建立了试验模型结构的三维有限元分析模型,通过对模型试验的模拟计算验证了有限元模型的可靠性,进而进行了不同地震动输入下的地震反应分析,总结了一些规律性结果。     

三峡升船机系统动态响应分析

根据三峡升船机最新设计报告,采用有限元软件ANSYS构建了升船机系统有限元模型,包括承船厢、提升钢索、滑轮组、平衡重、厢内水体、驱动机构和刹车机构;通过数值模拟,对升船机系统进行了模态分析及动态响应研究,内容包括升船机系统的流固耦合模态及其在各种工况(起动、刹车、事故)下的动态响应和影响因素分析,如弹簧刚度、误载水深、阻尼、承船厢的位置等。计算结果表明:对于升船机这样一个复杂系统,该文所建立的有限元模型及数值算法是合理的,其结果可为升船机系统整体设计提供必要的参考。     

井下振动器动力学建模及振动特性分析

根据油井的径向尺寸大小和油藏的分布特点,设计了径向尺寸小于100mm的低频弯张式振动器的壳体结构。在振动器的受力分析基础上,根据Hamiltion原理建立了拟球壳结构振动器的振动方程,进而推导了振动器的法向位移、切向位移、弯矩、振幅比和谐振频率等动力学参数的表达式。最后实例分析了振动器的谐振频率和振动模态,该频率和模态符合振动采油的要求,表明了设计井下低频采油振动器是可行的及所建立的振动器动力学方程是正确的。