非正交阻尼体系的阻尼矩阵及其动力反应分析

本文探讨了非正交阻尼体系阻矩阵的形成方法以及非经典和经典振型分解法的关系，并用经典和非经典振型分解法对非正交阻尼体系动力反应进行了分析和计算，结果表明，对非正交阻尼体系，经典振型分解法会带来较大的误差，其有效的替代方法是非经典振型分解法。     

非经典振型反应组合及非经典反应谱

本文讨论了非正交阻尼体系非经典振型反应的组合问题，得出了可供工程抗震分析应用的振型组合公式。同时，本文还得到了非经典地震反应谱和经典地震反应谱的关系、阻尼比和标准反应谱的关系。本文研究结果为在工程抗震分析中应用非经典振型分解反应谱方法提供了依据。     

土-高层建筑、高耸结构相互作用地震反应分析

土-结构相互作用(SSI)体系是非正交阻尼体系,本文采用作者在文献[3]中提出的非经典振型分解反应谱方法(NMSM) 及“计算阻尼”经典振型分解法(CDCMM) 分析了土-高层建筑、高耸结构相互作用(STBI、SHSI) 地震反应。并且,本文还采用wilson-θ直接积分法和目前对SSI地震反应分析应用较多的“修正阻尼”经典振型分解法(MDCMM) 进行了计算。结果表明:(1)CDCMM能较好地估计STBI、SHSI水平地震反应,但该法大大低估了竖向地震反应:(2)NMSM仅在截取少数儿对复振型时就能对水平和竖向地震反应均做出较好的估计;(3)MDCMM所得结果误差较大;(4)NMSM不但在理论上严谨,且计算简便,易于应用。     

结构-土相互作用体系的地震作用取值——基于规范-非平稳地震动模型的复模态频域法

为了求解结构-土相互作用体系的地震作用,对基于规范-非平稳地震动模型的复模态频域法进行了系统研究.首先,建立了结构-土相互作用体系的运动方程,根据上部结构的地震响应以第一阶振型为主的特点,将其按第一振型展开;然后,针对所得运动方程为非对称质量与非经典阻尼矩阵的情况,用复模态法解耦;最后,采用与抗震规范设计反应谱的地震动参数一致的Clough-Penzien-三段式非平稳地震动随机模型在频域内进行了体系的随机地震响应分析,进而得到了结构的地震作用取值.通过一个例子来说明本文方法在结构-土相互作用体系地震作用取值的应用,同时分别给出了基础固定结构基于地震动模型和规范设计反应谱的地震作用取值来进行比较.     

在双向水平地震作用下建筑楼层反应谱法

本文以地面反应谱做为输入,提出了建筑的楼层反应谱法。其中特别考虑了以下问题:(1)以双向水平地震地面反应谱同时输入;(2)结构振动在质量(或刚度)不对称时的扭转效应;(3)设备(振子)与结构的相互作用;(4)振子阻尼与结构阻尼构成非正交阻尼系统。鉴于这些因素,文中采用了非经典振型分解法使运动方程解耦。本文还以自噪声做为地震动形式,详细推导了楼层反应谱的具体计算公式,计算时可直接采用。     

结构抗震考虑随机阻尼的动力响应分析

讨论了结构系统阻尼的随机性 ,建立了运动微分方程 .用二阶摄动法对随机阻尼在地震荷载作用下结构的动力响应进行了计算 ,给出随机阻尼对结构响应的影响数值表达 .结果表明 ,随机阻尼对结构的动力反应的影响的确存在 ,特别是阻尼变化率较大对结构的动力响应影响更为明显 ,应引起结构设计的足够重视     

多高层隔震结构等效简化模型动力响应分析

结合现有多高层隔震结构等效模型的研究基础,提出了多高层隔震结构等效模型的动力响应分析方法,使结构响应解析解具备明确的物理与工程意义。针对多层隔震结构等效简化后的两自由度模型,其运动方程的求解若采用实际工程中应用广泛的强振型解耦法将产生较大误差,采用Kelly法解耦求解可使求解结果精度大大提高。针对高层隔震结构等效简化后的三自由度模型,先采用强振型解耦法解耦,分析强振型解耦法求解的误差,对结果进行修正,即采用提升强振型解耦精度的方法求解同样可使求解精度大大提高。同时,用标准2阶振子的位移和速度表示非经典阻尼隔震结构的位移响应,使得现有基于经典结构的抗震设计方法可推广应用于具有非经典阻尼特性的隔震结构。结合两个算例,分别将多层和高层原结构简化为两自由度和三自由度模型,通过对原结构和等效简化模型对比求解验证了等效简化模型的有效性,且所提的针对非经典阻尼隔震结构的近似解耦求解方法是简单有效的,从而使得对于隔震结构的动力响应分析更加完备。     

非经典阻尼的位移输入模型和多点反应谱注记

为注记和揭示底部单元为非经典阻尼下位移输入模型与多点反应谱的准确性与稳定性,本文涉及理论推导与计算分析两个层面．讨论了在时域模型中底部单元分别为经典与非经典阻尼的区别,在时域模型的基础上推导给出底部单元为非经典阻尼时多点反应谱公式,并通过算例验证．分析结果表明:底部单元为非经典阻尼时,位移输入模型不会出现底部单元刚度有关的阻尼项;理论上证明了在底部单元为非经典阻尼下位移输入模型和多点反应谱不存在结果不收敛问题;验证了底部单元为非经典阻尼下,采用位移输入模型计算结果的准确性和稳定性．     

结构抗震考虑随机阻尼的动力响应分析

讨论了结构系统阻尼的随机性,建立了运动微分方程,用二阶摄动法对随机阻尼在地震荷载作用下结构的动力响应进行了计算,给出随机阻尼对结构响应的影响数值表达。结果表明,随机阻尼对结构的动力反应的影响的确存在,特别是阻尼变化率较大对结构的动力响应影响更为明显,应引起结构设计的足够重视。     

阻尼连接塔结构的动力响应分析

本文提出框架与塔之间用粘滞阻尼器连接,以减少附加外框架的石化高塔结构在风荷载作用下的动力反应.将这类结构简化为悬臂梁与弹簧和阻尼连接结构.基于经典梁理论,本文建立了分段连续梁的自由振动控制方程,求解了附加弹簧和阻尼系统的固有频率,并利用数值方法讨论不同物理参数对系统固有频率的影响,此结论可为实际工程中框架塔优化设计提供理论依据.     

Dynamic and seismic property experiments of high damping concrete and its frame models

The loss tangent and storage modulus of cement mortar containing treated silica fume and styrene-acrylic are measured. Shaking table tests on three groups of 1/4 models of high damping concrete frames are conducted to compare the effects of reducing vibration. A relationship between the viscosity coefficient of high damping concrete and the damping coefficient of structure is established by analyzing dynamic parameters like damping ratio and frequency, and comparing responses of relative displacement and absolute acceleration. Surface treatment of silica fume and styrene-acrylic emulsion prior to incorporation in a cement mortar increases the loss tangent of the resulting composite by 40-400% as compared to the cement mortar without any admixtures, and the damping ratio of the reinforced concrete is raised by 7%-9%. In addition, a theoretical method of determining the viscosity coefficient of the material on the basis of shaking table test results is put forward.     

结构振动系统阻尼矩阵的估计方法

主要讨论振动系统的阻尼矩阵估计问题 先将阻尼矩阵C按Liang的理论表达为系统的质量与刚度矩阵M、K的多项式 ,并用多项式的前几项近似表达阻尼矩阵即能导出复模态 ,文中解释了多项式各项的物理意义 ,利用估计模型应具有的动态传递函数应尽可能与实测值一致的原理 ,构造了一个利用动态试验数据确定多项式各种系数的优化估计算法 ,最后用数值算例表明了方法的有效性     

考虑阻尼影响时结构自由振动的计算方法

本文讨论计及阻尼影响时多自由度和无限自由度结构体系自由振动的计算方法,导出了一整套计算公式和一些有意义的结论。     

预应力混凝土部分斜拉桥的阻尼特性

以塔梁固结、墩梁分离的预应力混凝土部分斜拉桥为对象,通过桥梁的振动试验分析这类结构的阻尼特性,在此基础上应用非正交阻尼理论研究构件阻尼与振型阻尼比之间的关系,验证在小阻尼条件下结构振型阻尼比可以通过构件阻尼效果线性叠加得到的假定.讨论应变能比例阻尼理论计算结构振型阻尼比的特性,并利用实测和理论结果的对比探讨这类结构的构件阻尼比.结果表明,预应力混凝土部分斜拉桥的竖弯和扭转振型的阻尼比约为1%,小于普通预应力混凝土连续梁桥;应变能比例阻尼理论可近似估算结构的振型阻尼比,预应力混凝土主梁、混凝土墩塔、钢拉索和场地的材料阻尼比建议分别在1.0%、1.2%、0.1%、4.0%附近取值．     

大型复杂机电加工系统缓冲阻尼动力学性能分析

针对当前方法缓冲阻尼动力学性能分析的准确率较低的问题,提出大型复杂机电加工系统缓冲阻尼动力学性能分析方法.分析了大型复杂机电加工系统的组成和运动方程,研究了机电加工系统的运动学和动力学特征,并根据虚功率原理和达朗贝尔原理得到机电加工系统丝母转速与捕获环平动速度之间的关系式,推导出机电加工系统的动力学方程和运动约束方程.结果表明,所提方法可以有效、准确分析出机电加工系统的缓冲阻尼动力学性能,具有较强的实际应用性.     

Maxwell粘滞阻尼器耗能结构的等效阻尼分析

通过研究Maxwell粘滞阻尼器耗能单自由度结构的等效阻尼,运用随机平均法和基于随机平均分析完全相同的等效准则,建立了可直接应用反应谱法的上述阻尼器的等效阻尼计算公式,并给出了算例,验证了等效阻尼计算公式的合理性.     

Maxwell粘滞阻尼器耗能结构的风振响应与等效风荷载取值

运用随机平均法,对Maxwell粘滞阻尼器耗能结构的随机风振响应与等效风荷载取值进行了研究．研究通过建立结构运动方程,利用基于随机平均分析完全相同的等效准则,建立了上述阻尼器的等效阻尼计算公式,最后。基于频域法,得出结构设计响应和等效设计风荷载取值的计算公式。并给出了算例．     

双塔电压发生器地震反应分析的Rayleigh阻尼矩阵

电压发生器设备因具有长细比大、重心高、阻尼比小等特点,十分不利于抵御水平地震作用或强风作用.为了研究此类结构在地震反应分析中阻尼矩阵的建模问题,以明置于室外地表的某双塔电压发生器为例,分析了结构的动力特性,并计算和讨论了结构在Taft波、El-Centro波和宁河波作用下,采用不同Rayleigh阻尼矩阵建模时的结构动力反应.计算结果表明:不同Rayleigh阻尼矩阵比例系数的选取,对结构的动力反应计算结果的正确性产生很大影响.因此应综合考虑地震波的频谱特性和结构的自振特性选取两阶自振频率,从而使得计算结果更加接近真实解.     

复阻尼模型三维钢框架结构动力响应

目的针对实际工程分析中采用的一般动力分析模型不能细致表达阻尼特性,研究复阻尼模型动力系统以期得出较精确阻尼参数指导设计工作．方法采用复阻尼模型计算三维钢框架结构的简谐动力响应,求解应力相关复阻尼模型中的损耗因子,并与传统的Rayleigh阻尼模型计算的结构响应进行对比分析．结果研究表明,在非共振区,两种模型计算的结构动力响应差别不大;而在共振区附近,Rayleigh阻尼模型和应力相关复阻尼模型计算的结构动力响应,后者远大于前者,并且两者存在一定的相位差;通过求解表明,损耗因子不是一个常数,其幅值随激振力幅值增加而增大．结论在一定条件下,机理不同的阻尼模型对结构动力响应计算结果的精度影响很大．     

敷设约束阻尼薄壁圆柱壳的振动特性

为分析约束阻尼对薄壁圆柱壳振动特性的影响,应用哈密顿原理结合瑞利-李兹法求解敷设约束阻尼圆柱壳的动力学方程.得出自由振动时的固有频率、损耗因子的计算公式;应用模态叠加法计算圆柱壳上任意一点的频率响应.提出能量耗散系数,将其作为阻尼效果的评价标准,用来分析约束阻尼结构各参数对阻尼效果的影响,并与损耗因子进行比较.结果表明:约束阻尼可以有效地抑制薄壁圆柱壳振动的传递;在指定频带范围内能量耗散系数能够作为阻尼效果的评价标准;阻尼材料阻尼系数、约束层弹性模量、约束层厚度、阻尼层厚度均会对阻尼效果产生影响.