多自由度“加层”结构地震作用取值的复模态法

对多自由度TMD和"加层"减震结构地震响应及地震作用取值问题进行了系统研究.首先用复模态法将非经典阻尼非对称结构运动方程解耦,然后运用随机振动理论获得结构动力响应解析式,并建立将结构分解为一系列等效单自由度体系的一般方法,继而利用等效单自由度体系与反应谱的对应关系,确定结构动力响应表达式中各参数的取值,建立结构基于反应谱的设计响应及其等效静态地震作用的设计方法,并给出了算例,从而建立了非经典阻尼非对称结构基于反应谱的地震作用取值的一整套方法.     

基础隔震结构多振型随机地震响应分析

为研究多自由度基础隔震结构的随机地震响应问题,用多个振型将上部结构展开,针对所得方程的非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度情况,采用复模态法进行解耦,获得了以多振型表示的结构地震响应的计算表达式。算例结果表明多自由度基础隔震结构减震效果显著。     

基于随机子空间的分布式结构模态参数识别

针对大型建筑结构集中处理庞大数据获得结构模态参数的不便性,提出适用于密集布排的传感器网络结构的分布式模态参数识别方法.以混凝土钢管拱桥为实验平台,按不同子结构划分工况,通过随机子空间方法有效地从环境激励下的响应中提取子结构模态参数,结合稳定图进行子结构系统定阶,去除虚假模态.利用粒子群优化算法和平均技术调整子结构振型,获取桥梁结构的整体振型.以模态置信度为判据对比分析该分布式算法和集中式算法的识别结果.结果表明,该方法具有良好的识别效果,可用于不同形式复杂结构的模态振型识别.     

考虑平移-扭转耦合结构多模态静力弹塑性分析方法模态选取的研究

由于存在平移一扭转耦合作用,结构的非主振方向的振型对地震响应量也有贡献,和非耦合结构中模态贡献一般随着频率的增加而减小不同,对不同的响应分量有可能高阶模态的贡献要大于低阶模态的贡献,这就造成了采用振型参与系数比或有效质量参与系数比判断结构模态的选取不能保证结构全部地震响应分量的计算精度,这在算例中也得到了证实．为了更好的控制模态选取,定义了振型参数＂λji＂,提出采用振型参数和振型参与系数比这两个参数共同控制结构模态的选取．通过变换影响模态响应对总响应贡献大小的四个因素,即周期比、基本周期、偏心率和地面运动,按正交设计法设计了16个计算模型,采用MATLAB计算软件编程对平一扭耦合结构的动力时程分析进行了精确计算,计算结果表明振型参数和各个模态的各个响应分量的相对大小有很强的相关性,从而采用振型参数可控制振型每一个响应分量的误差,振型参与系数比可控制某一振型整体对结构响应的贡献大小,通过这两个参数可更好的控制模态选取,特别是对于复杂高层结构的意义更为明显．     

基础平动结构随机地震响应的解析解

对单自由度基础平动结构随机地震响应问题进行了系统研究。针对结构运动方程为非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度的情况，用复模态法解耦，获得了结构地震响应的解析解。该方法可推广到非平稳随机地震响应分析，也可用于基础隔震、带TMD减震和加层减震等结构的随机地震响应分析与优化设计。     

基于独立成分分析的结构模态参数识别

结构模态参数,包括模态振型、模态频率和模态阻尼,是结构健康监测与结构状态评估的前提.通过采用独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)技术将结构的响应信号分解为若干个相互独立的表征各阶特性的分离信号,进而采用单自由度系统参数识别技术对分离信号进行识别,从而完成对结构的模态振型、模态频率和模态阻尼的识别.最后,采用一三层框架模型作为数值算例对该方法进行验证.结果表明,ICA技术可以有效地识别结构模态参数.     

阻尼连接相邻结构减震优化分析

利用阻尼器连接相邻结构可减小结构地震反应,阻尼器参数的确定是减震设计的关键.将相邻结构简化为粘滞阻尼器连接的两单自由度体系,根据随机地震反应理论,以相邻结构的频率比、质量比为参数,推导了结构位移反应均方值与连接阻尼参数的关系式,分析了相邻结构的地震反应与频率比、质量比以及连接阻尼比的影响规律,得到了连接阻尼器的优化设计参数范围.最后在El Centro波、Taft波和某人工波激励下,对比分析了某相邻10层建筑结构在有阻尼连接和无阻尼连接时的地震反应,表明根据优化参数采用粘滞阻尼器连接相邻结构具有较好的减震效果,但相邻两结构不能同时达到最优减震效果,设计时应根据主结构、次结构或整体结构体系地震反应最小为目标来进行连接阻尼器的设计.     

基于波叠加法的结构声辐射形状优化研究

基于有限元法和波叠加法,结合遗传算法实现了结构声辐射形状优化设计。用有限元法计算结构振动响应,波叠加法计算结构声辐射功率,以一组结构模态振型叠加重构结构表面形状解决了结构形状难以参数化的问题,并以每阶模态振型权系数为设计变量,声辐射功率为设计目标,采用遗传算法优化配置每阶模态振型权系数获得最优结构形状,以达到声辐射功率最小的目的。数值算例表明,该方法可以较好地降低结构声辐射功率。     

设置粘滞阻尼器结构的耗能减震分析

为分析两自由度带支撑粘滞阻尼耗能减震结构的地震响应,建立了结构一般运动方程;在基于现实工程中阻尼器的松弛时间极其微小的情况下,将阻尼器所承担的力近似等效,利用复模态解耦法,将带Maxwell粘滞阻尼器耗能结构展开成两自由度对称质量的非经典阻尼运动方程进行解耦;通过与一些典型问题的模态应变能法及扩阶复模态法所得结果进行比较,以算例验证了该方法的有效性.验证结果表明:通过与传统的求解方法相比,该方法可用于两自由度带支撑粘滞阻尼耗能减震结构的地震响应方差的计算,且具有较高的求解精度,有较大的优越性,建立的阻尼结构分析方法计算也更为简便.     

多自由度系统动力响应的独立分量分析

简要介绍了独立分量分析的基本原理,探讨了多自由度系统动力响应模态提取与独立分量分析之间的关系。分析认为,在自由振动和宽带随机激励下,多自由度系统动力响应的模态提取可以看作是一个满足独立分量分析条件的问题,运用独立分量分析可以直接从结构的自由响应信号或随机响应信号中提取出各阶模态坐标,同时估计出模态振型向量。三自由度仿真算例表明该方法进行模态提取是有效的,并具有较高的精度。     

刚柔耦合系统的输入成形控制

为实现对大范围运动刚柔耦合系统的振动抑制,提出基于一次近似动力学模型的输入成形控制方法.针对中心刚体-柔性旋臂梁系统,在变形位移的描述中计及纵向变形的二次耦合项,建立一次近似动力学模型用于振动控制.考虑到大范围运动刚柔耦合系统中柔性梁有别于结构动力学中定边界梁的模态特性,设计抑制柔性振动的鲁棒多模态输入成形器.仿真结果...     

木构建筑的抗振动模型设计与仿真

针对传统木构建筑的抗振动性能较差问题,提出一种新的木构建筑抗振动模型设计方法.结合木构建筑自身稳定性和位移限值特性,选定振动指标绘制出时间-位移曲线图,对木构建筑在不同震动下的抗振动性能进行评估,并对比了位移不定情况下建筑承受荷载能力.结果表明,所提方法充分考虑了木构材料的弹性形变及其自身的静压本构关系,可以较高精度地分析木构建筑自振频率与振型,保证了最终所建模型的稳定性及准确性,所提抗振动模型比传统模型更能体现出木构建筑的抗振动性能.     

Dynamic analysis and modal test of long-span cable-stayed bridge based on ambient excitation

To study the stiffness distribution of girder and the method to identify modal parameters of cable-stayed bridge, a simplified dynamical finite element method model named three beams model was established for the girder with double ribs. Based on the simplified model four stiffness formulae were deduced according to Hamilton principle. These formulae reflect well the contribution of the flexural, shearing, free torsion and restricted torsion deformation, respectively. An identification method about modal parameters was put forward by combining method of peak value and power spectral density according to modal test under ambient excitation. The dynamic finite element method analysis and modal test were carried out in a long-span concrete cable-stayed bridge. The results show that the errors of frequencies between theoretical analysis and test results are less than 10% mostly, and the most important modal parameters for cable-stayed bridge are determined to be the longitudinal floating mode, the first vertical flexural mode and the first torsional mode, which demonstrate that the method of stiffness distribution for three beams model is accurate and method to identify modal parameters is effective under ambient excitation modal test.     

规则弯剪型隔震结构等效模型计算方法

隔震技术不仅广泛应用在中低层建筑中,近来又被用于高层建筑结构的减震设计。对于高层隔震结构,隔震上部结构需考虑多阶振型影响,且因结构高宽比较大,总变形中存在的弯曲变形部分也应同时考虑。现有的两质点剪切型模型不能很好地反映实际结构的变形特点,一些学者提出的三质点模型,尚缺乏实际的操作性。为此,在已进行研究基础上,根据等效准则,通过对模型结构的计算分析,给出了针对弯剪变形类型规则型隔震结构等效模型的计算方法,利用该等效模型可较为方便对原隔震结构最大反应进行手工计算,从而提高了隔震设计的效率。计算实例表明,文中提出的计算方法是可行和可信的,等效模型与原结构地震反应具有很好等效性,且计算过程也较为简便。     

十六层钢筋混凝土剪力墙结构模型模态试验分析

采用相似理论对十六层剪力墙结构进行模型设计，并采用多输入单输出的方法进行传递函数及空间振型分析，得到基固有频率，空间振型，阻尼比及刚度等结构力学参数，为高层建筑结构设计提供了重要的参考依据。     

模态分析在踏板型摩托车振动控制中的应用

采用模态测试方法和数字仿真技术,分析了某型号踏板型摩托车发动机弹性吊挂系统、整车系统等的模态特性,在此基础上,提出并实施了控制该车振动的实验方案.结果表明,摩托车系统动态特性对整车振动有很大的影响,结合模态测试技术和数字仿真的方法,能够有针对性地、快速地发现摩托车振动的根本原因,并能相应地采用有效措施控制整车的振动.     

U 型水箱对高层建筑和高耸结构风振反应的控制

提出了Ｕ型水箱对高层建筑和高耸结构风振反应控制的计算方法。在建立Ｕ型水箱对结构风振控制的计算模型的基础上，分析了Ｕ型水箱参数对结构减振效果的影响，提出了Ｕ型水箱的优化设计方法。并实际应用于上海气象塔的风振控制。     

Bending-Torsional Coupled Vibration Test of Large Power Gear Transmission System

In order to test the bending-torsional coupled vibration characteristics of the multi-shafts gear transmission system of large power vehicles, a torsional vibration exciter was used to apply torsional excitation on the gear transmission systems and thirty-two acceleration sensors were used to measure the tangential acceleration of each shaft. Torsional vibration signals and bending vibration signals of each measuring point were obtained by calculation of the four-point-response signal. The modal parameters of gear transmission systems including nature frequency, modal shape and modal damping ratio were obtained by identifying modal parameters of the torsional vibration signal and bending vibration signal. The characteristic of the bending vibration and torsional vibration of the gear systems were studied through the analysis of the nature frequency and modal shape. The nonlinearity characteristic of the gear transmission system was investigated through single frequency excitation test, which can be the foundation for further nonlinearity research.     

基于区间方法的不确定二阶控制系统稳定性的鲁棒性分析

运用区间理论,讨论了二阶控制系统稳定性的鲁棒性。首先,将其转换为一个确定部分和不确定部分。根据控制系统的确定性部分,应用独立模态控制的极点配置方法推导出了反馈矩阵,并把这种反馈控制应用于实际的不确定性系统。基于区间参数导出了区间刚度矩阵和质量矩阵,然后利用矩阵摄动理论和区间扩张理论计算出实际的不确定性闭环系统复特征值上下界。最后讨论了不确定性闭环系统稳定性的鲁棒性,并举例说明了该方法的运用。     

基于分力合成方法的航天器闭环反馈控制

为了增强分力合成主动振动抑制方法抵抗外界干扰的能力,将分力合成方法与闭环反馈控制相结合同时进行设计.用非约束模态级数方法建立解耦的姿态动力学方程和挠性附件振动方程,通过选取合适的反馈量,在设计闭环反馈参数时将挠性附件的振动和分力合成方法同时加入到约束条件中,得到最佳性能解.通过对单挠性杆模型的仿真,在满足系统各项性能指标的条件下,调整时间较分步设计方法明显减少,证明本文方法的有效性.