非同轴刚度偏心高层建筑平-扭耦合风振响应的研究

提出了分析非同轴刚度偏心结构风振响应的基本框架。第一，建立了两层6个自由度（6DOFs）非同轴刚度偏心结构的动力方程。第二，将建立的动力方程扩展至多层（大于两层）非同轴刚度偏心结构情况。第三，基于顺风向、横风向及扭转风荷载功率谱，并考虑横风向与扭转风荷载间相关性及模态响应间耦合，建立了非同轴刚度偏心结构风致平-扭耦合响应的分析方法。最后，以15DOFs结构为例，通过设置结构不同刚度偏心，数值研究了非同轴刚度偏心对结构风致平-扭耦合响应的影响。     

土与一般平面不对称结构地震动力相互作用研究

为更精确分析结构各层质量中心偏心对结构平移-扭转耦合地震响应影响,提出分析土与一般质量偏心结构地震动力相互作用的基本框架。用极坐标建立双向地震作用下两层一般平面不对称结构（GAS）（六个自由度）动力方程;用五个自由度土阻抗函数表征土与一般平面不对称结构相互作用;建立土与一般平面不对称结构相互作用（SGASI）动力方程。用SGASI系统标准化均方根位移与加速度分析地震动力的相互作用。通过设置不同质量偏心位置,数值研究在双向地震作用下,考虑土与结构相互作用的单轴、非同轴质量偏心对结构平-扭耦合地震响应影响。     

广州西塔气动荷载特性及风致响应研究

摘 要：以432米高的广州西塔的刚性模型多点同步测压风洞试验为背景,研究该超高层建筑结构气动荷载的竖向相干特性,采用相干函数方法(CFM)计算并替代气动力谱矩阵的互谱密度进行风致响应计算。结果显示,当经验指数式相干函数的指数衰减因子取6~8时,顺风向响应与精确结果较吻合,但在横风向上差别则比较明显。文中进一步计算了结构参振模态数目对西塔风振响应计算结果的影响,结果表明：忽略高阶模态对结构顺风向的层间位移角响应的影响较大、最大可产生9%的误差,但对结构横风向响应影响则很小,这意味着西塔风振响应仍由基阶模态控制。文中针对超高层建筑横风向响应估算的可行方法进行了讨论和建议。     

考虑土-结构相互作用的高层建筑横风向振动分析

用由风洞试验得出的横风向荷载功率谱密度公式,推导出考虑结构-土相互作用(SSI)的横风向荷载功率谱密度和结构的频率响应函数矩阵公式,得到结构横风向风振响应计算公式.对超高层建筑横风向振动算例说明,考虑SSI后,房屋高度、土层的剪切波速和结构阻尼比的变化,对结构顶层的弹性位移、总位移和总加速度响应有不同影响,并指出不考虑SSI,高层建筑的横风向风振响应可能偏于不安全,因而对不同的响应类型,给出了不需考虑SSI的结构阻尼比取值范围的建议值.     

矩形平面超高层建筑横风向气动力谱的神经网络预测

在超高层建筑抗风设计中常发生当平面深宽比较大时,荷载规范建议的横风向风荷载过于保守而高估建筑风荷载和风振响应的现象。利用高频底座测力天平技术,分别在B,C两类风场中对10种不同深宽比（D/B）的矩形平面超高层建筑模型进行风洞试验。采用遗传算法（GA）和误差反向传播（BP）神经网络相结合的方法（GA-BP）对试验得到的横风向气动力谱进行建模研究。用GA对BP神经网络的初始权值和阈值进行寻优,找到最优参数后,再赋值于BP神经网络训练求解问题,并运用k折交叉验证法进行仿真验证,最终获得精度明显高于BP模型的结构横风向气动力谱预测模型,显示GA-BP神经网络横风向气动力模型收敛速度快、泛化能力强。采用本文模型进行预测并和试验数据对比,结果显示,基于GA-BP的气动力模型能够很好地预测未参与建模的横风向气动力谱,采用本文模型和原始风洞数据计算的结构横风向风荷载和风致响应具有很好的一致性,但在较大深宽比时均显著小于现行规范方法结果,显示规范方法结果偏于保守。     

基于双向流固耦合的构架避雷针风振响应分析与减振优化设计

以某500 kV高压变电站典型圆钢管构架避雷针结构为例,建立避雷针风振响应分析的模型,采用双向流固耦合方法模拟分析了避雷针的顺风向及横风向风振响应,并采用外附螺旋导板的方法对其横风向风振响应进行了减振优化设计.结果表明:圆钢管构架避雷针因具有细、柔的上部结构特点,其顺风向和横风向的风振响应较为突出,尤其是横风向风振响应...     

高层建筑横风向风致响应及等效静力风荷载的分析方法

高层建筑横风向风致响应和等效静力风荷载是风工程和结构工程领域关注的问题。基于既有高层建筑横风向气动力和气动阻尼研究成果,推导出一套高层建筑横风向风致响应及等效静力风荷载的计算方法。该方法考虑了广义气动力的振型修正、气动阻尼及背景分量对风致响应的影响。通过算例与日本AIJ(2004)推荐的横风向荷载的计算方法进行了比较,显示了本计算方法的便捷性和结果的准确性,并分析了振型修正、气动阻尼和背景分量等因素对计算结果的影响。     

两对称建筑干扰下的超高层建筑风荷载及风效应研究

两施扰建筑和受扰建筑为等比例方柱模型,通过刚体模型同步测压试验获得单体建筑以及不同干扰工况下受扰建筑的表面风荷载,并在不同折算风速下进行结构风振响应计算。在上游两对称施扰建筑布置下,详细分析受扰建筑的基底气动荷载干扰因子(aerodynamic interference factor, AIF)、基底弯矩响应和结构顶部加速度包络干扰因子(enveloped interference factor, EIF)的分布规律。研究表明上游两侧对称建筑干扰下,顺风向、横风向和扭转向的基底气动力平均值和脉动值主要呈现遮挡效应。上游两侧对称建筑横向距离较大时的AIF大于其横向距离较小时的结果,且其顺风向、横风向和扭转向的峰值基底弯矩响应均表现不同程度的放大效应,相应最大干扰因子EIF分别为1.39、1.04和1.18,然而上游两侧对称建筑的横向间距较小时的顺风向、横风向和扭转向峰值基底弯矩响应仍表现为遮挡效应。受扰建筑顶部顺风向峰值加速度主要起放大效应,最大干扰因子EIF达到1.77。横风向峰值加速度的最大干扰因子EIF达到1.48,但整体小于顺风向的结果。     

某超高层建筑TMD风振控制分析

某超高层建筑总高度492m，风致振动将控制结构的荷载和舒适度。为减小风振响应，提高结构舒适度，拟在第90层设置两个相同调频质量阻尼器。将该超高层建筑简化为14质点多自由度体系，利用高频天平实验结果，在时域内计算了结构在受控与不受控情况下的风振响应，分析了调频质量阻尼器的控制效果，给出了设计方案。     

超高层建筑横风向荷载反演分析

提出利用风致响应识别结构横风向风荷载的反分析方法。基于卡尔曼滤波理论及正交分解技术(POD),利用有限测试楼层的风致响应识别结构动态风荷载。结合工程实例,对方形超高层建筑进行风荷载反演分析,并与风洞试验结果对比研究,验证该方法的适用性及准确性。结果表明,估计的风荷载时程及功率谱与试验结果符合较好,多种噪声水平下反演结果基本满足实际工程需要。可为超高层建筑抗风设计及相关研究提供依据。     

地震作用下偏心结构最优ATMD控制的冲程评价

评价了偏心结构主动调谐质量阻尼器（ATMD）减震时的冲程。基于建立的地震地面运动模型下偏心结构动力方程及其状态空间方程，ATMD最优参数的评价准则定义为设置ATMD结构的最大位移动力放大系数的最小值的最小化。ATMD有效性评价准则定义为设置ATMD结构的最大位移动力放大系数的最小值的最小化与未设置ATMD结构的最大位移动力放大系数之比。ATMD冲程的评价准则定义为：ATMD相对位移的最大位移动力放大系数。使用定义的评价准则，首先获得ATMD的最优参数，进而评价ATMD的冲程。     

星轮偏心误差对浮动式星型齿轮传动动态特性的影响

以太阳轮浮动式星型齿轮传动系统为研究对象,基于集中参数理论,建立了星型传动广义动力学模型,建模中考虑了齿轮制造偏心误差、时变啮合刚度以及间隙浮动机构等因素。采用数值解法对系统的动力学微分方程进行求解,获得了系统的受迫振动响应,利用时间历程、相平面、Poincare截面图及Fourier频谱分析了系统的动态特性。着重研究各星轮偏心误差及间隙浮动机构对星型轮系动态特性的影响规律。结果表明:星轮偏心误差增强了系统振动;不同位置、不同数量的星轮偏心误差作用,对应的系统动态响应不同;间隙浮动结构影响了系统的稳定性,不利于振动噪声的控制。     

偏心有限长大间隙环流的动特性研究

基于作者建立的大间隙环流中转子运动的三维力学模型,用摄动法推导了有限长大间隙环流流场非线性控制方程的零阶摄动方程组.该方程组是一个复杂的三维非线性偏微分方程组,其求解有一定的困难. 为此, 提出了一种简化数值方法. 该简化方法是采用作者以前获得的同心有限长大间隙环流的动特性系数来计算三维偏心有限长大间隙环流的动特性系数. 与已有的数值计算结果和实验结果比较, 该简化方法具有较好的实用性和精度. 数值计算结果表明与同心有限长大间隙环流相比, 偏心有限长大间隙环流的动特性系数不再具有主项相等, 耦合项大小相等、符号相反的特点, 动特性系数主项随着偏心率的增加而呈不同程度的指数增加, 这意味着在大偏心情况下有限长大间隙环流的动特性系数将增大.     

计电磁不平衡拉力的高速电主轴转子偏心特性研究

针对高速电主轴转子偏心状态产生的两种载荷-电磁不平衡拉力与离心力,据电磁理论建立电磁不平衡拉力载荷模型,理论分析两种偏心载荷幅值及频率特性;应用Timoshenko梁理论,建立耦合入轴承动态支撑刚度矩阵并以两种偏心载荷为外力的转子有限元模型;据动力学方程计算转子系统固有频率、振型,研究电磁不平衡拉力载荷与离心力载荷对转子系统动态特性影响;通过实验验证两种偏心载荷为引起高速电主轴转子振动的主要因素及转子系统一阶固有频率随转速升高而升高,实验结果与理论计算误差较小。     

地震作用下不规则建筑AMTMD控制的动力特性-Ⅰ:平动振动控制

主动多重调谐质量阻尼器(AMTMD)最优参数准则定义为:设置AMTMD不规则建筑的最大平动位移动力放大系数最小值的最小化。AMTMD有效性准则定义为:设置AMTMD不规则建筑最大平动位移动力放大系数最小值的最小化与未设置AMTMD不规则建筑最大平动位移动力放大系数之比。使用定义的准则,研究了不规则建筑标准化偏心系数(NER)和扭转对侧向频率比(TTFR)对AMTMD控制不规则建筑平动位移时的最优参数和有效性的影响。     

On the influence of the shear deformation and boundary conditions on the transverse vibration of multi-walled carbon nanotubes

The vibrational properties of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) are studied, especially the influence of the shear deformation and the boundary conditions on the non-coaxial frequencies. A high order continuum beam model is proposed, which can be applied to study the transverse vibrations of MWCNTs, including those that could have initial deformations due to defects or external actions. Using the model it was found that the non-coaxial intertube frequencies are independent of the shear deformation and the boundary conditions. This result is important considering that the concentric structure of MWCNTs is a crucial geometrical characteristic and a non-coaxial vibration would affect their electronic and optical properties.     

自同步振动系统的稳定性与分岔

用偏心转子相位差角微分方程代替双激振器反向回转式自同步振动系统的运动方程，讨论了系统的平衡点稳定性和分岔特性。首先，根据振动系统的运动方程推导出关于偏心转子相位差角的微分方程。然后，基于该方程建立了同步运动的必要性条件，应用Lyapunov稳定性理论，讨论系统的平衡点稳定性及其分岔特性，最后，结合仿真，考察了系统质量、刚度参数和激振器参数的影响规律。     

横向流体激振力作用下的不平衡离心叶轮转子分岔特性研究

将叶轮转子系统简化为Jeffcott转子，建立了不平衡离心叶轮转子在非线性横向流体激振力和非线线轴承油膜力作用下的振动模型，并推导了系统的无量纲运动方程。运用数值积分法研究了系统的分岔特性。最后分析了横向流体激振力以及叶轮不平质量对离心叶轮系统动力学性能的影响。