双向地震动作用弹塑性反应谱研究

在基于性能/位移抗震设计中,弹塑性反应谱在计算结构地震位移反应方面越来越受到重视.考虑实际地震动的多维性和结构非线性反应空间耦合特性,研究并建立了双向地震动作用弹塑性反应谱模型,将其定义为在两个相互垂直的主轴方向上分别具有水平平动自由度,恢复力特性满足二维屈服面模型的理想弹塑性单质点系统,分别承受双向和单向地震动作用,在同一主轴方向上的最大位移反应之比.给出了一种等强度折减系数的弹塑性谱.通过硬土场地10组双向地震动记录等强度折减系数谱的统计平均结果,分析了结构周期、强度折减系数和阻尼等因素对谱值及结构双向地震反应的影响.结果表明,双向地震动作用相对单向地震动作用主要增加结构较长周期方向的最大位移反应;若增加结构较短周期方向的设计强度,可在一定程度上降低双向地震动不利影响;因定义的谱为比值形式,阻尼对其影响不大.     

基于不同归一化参数的单自由度体系 残余位移比离散性研究

结构弹塑性特征的差异会引起残余位移较大的离散性,使得强震下结构残余位移难以准确预测.为准确评估和预测震后结构残余位移,实现精细化的抗震设计和评估,有必要研究结构残余位移的离散性.鉴于此,基于大量分类地震动记录,选用不同的归一化参数分别定义残余位移比,通过非线性时程分析建立单自由度体系残余位移比谱,研究弹塑性特征参数(延性系数和强度折减系数)以及场地条件对残余位移比离散性的影响,建立了残余位移比变异系数谱的拟合公式.结果表明:残余位移与弹塑性谱位移的相关性比与弹性谱位移更好;结构残余位移比离散性受场地类别的影响较小;残余位移比变异系数谱分别随延性系数和强度折减系数的增大而增大;选择弹塑性谱位移作为归一化参数可以减小结构残余位移比离散性.     

统计意义一致的弹塑性设计位移谱

在统计意义上设计反应谱通常表示多条地震波反应结果的平均，利用等廷性强度折减系数谱对弹性设计位移谱进行折减间接建立的弹塑性设计位移谱，在这方面与弹性设计位移谱并不能很好对应．为此基于3类场地各20条地震波的统计分析。研究了利用等延性强度折减系数谱间接建立的弹塑性位移谱与统计平均的弹塑性位移谱的偏差．结果发现前者会导致偏于危险的结果，特别是对软弱场地和位移延性系数大于4时．通过对国内外学者建议的6组等廷性强度折减系数谱的比较分析，以精度较高的Vidic等建议的强度折减系数谱为准。并在间接方法中引入与位移延性系数、场地条件及结构周期相关的修正系数，建议了与弹性设计位移谱统计意义一致的弹塑性设计位移谱．     

钢筋混凝土结构抗震强度折减系数的谱分析

为了量化结构抗震能力与结构抗震强度需求的关系，文中从理论上分析了强度折减系数与地震动参数和结构特征参数问的关系；通过弹塑性动力时程分析，研究了单自由度体系在地震作用下不同场地类别、位移延性水准、自振周期以及阻尼比对强度折减系数的影响．结果表明，以上参数对强度折减系数的影响十分显著．文中还基于不同场地类别中强度折减系数的统计平均值，通过非线性回归分析给出了单自由度体系抗震强度折减系数谱的简单公式，从而为基于位移的抗震设计提供了有益的参考．     

双向地震激励的标准化弹塑性位移反应谱

针对实际地震动作用的多维性和结构非线性反应的空间耦合特点,建立了双向地震激励的单质点双自由度模型,假定此模型的恢复力关系符合二维屈服面函数。按硬、中、软土场地分类共选择89组双向地震动记录作为系统的激励,建立了统计平均的标准化弹塑性位移反应谱。分析了场地类别、延性系数、两主轴方向周期比对标准化弹塑性位移谱的影响。     

双向地震动下单层偏心体系基于IDA的地震易损性分析

考虑实际地震动的多维性以及偏心引起结构多分量反应的耦合作用,建立了屈服准则符合二维屈服函数三自由度的单层偏心体系模型。选取了24组双向地震动记录作为水平激励进行增量动力分析。以地震峰值加速度为地震强度参数,分别以x分量的延性系数μ和扭转分量的最大扭转角θ为抗震性能参数建立平动能力曲线和扭转能力曲线。分析了偏心率e/r、频率比Ω_θ和场地类别等对两种能力曲线的影响。结果表明:e/r和Ω_θ对单层偏心体系平动反应的影响可忽略不计,但对扭转反应的影响明显。失效指标相同的前提下,场地土越硬,相同地震强度下的单层偏心体系抗震失效的概率越低。     

单自由度体系损伤谱及其应用研究

为合理地揭示结构在地震作用下的弹塑性行为,该文考虑结构最大弹塑性位移和累积滞回耗能的耦合影响,建立了单自由度(SDOF)体系损伤谱,提出了一种基于损伤谱的抗震性能评价方法.依据Park-Ang双参数地震损伤模型,通过大量的SDOF弹塑性时程分析计算,建立了基于强度折减系数的4类场地损伤谱.在统计平均和回归分析的基础上,得到了简化的损伤谱表达形式.算例验证了基于损伤谱的抗震性能评价方法的合理性.算例分析表明,按该文方法可以合理考虑累积滞回耗能对结构损伤的影响,其计算结果与时程分析结果具有较好的一致性,因而能够从统计意义上对结构的损伤程度进行评价.     

长周期地震动弹塑性反应谱的参数影响

根据长周期地震动的频谱特性,从日本强震数据网K-NET和KiK-net中,合理挑选了47条长周期地震动记录,研究长周期地震动与普通地震动的弹性反应谱的区别.结果表明:长周期地震动加速度谱的卓越周期和长周期段的谱值都明显大于普通地震动的,且其弹性位移谱的谱值比普通地震动的大很多.在此基础上,对长周期地震动弹塑性反应谱(加速度谱、位移谱、残余位移谱、强度折减系数谱)进行全面的参数影响研究,得到地震动特性(场地土质、震中距、地震动峰值加速度)和恢复力模型动力参数(屈服后刚度比、阻尼比、位移延性系数)等因素对长周期地震动弹塑性反应谱的影响规律,为长周期地震动弹塑性设计反应谱的最终建立提供有益参考.     

弹塑性反应谱的分析

为了分析结构在地震作用下的弹塑性反应,该文探讨了弹塑性反应谱。该文推导了弹塑性反应谱的基本方程,计算了等延性强度需求谱;描述了通过强度折减系数、延性系数及结构周期之间的关系建立弹塑性反应谱的方法;参照弹性反应谱理论分别得到了四种弹塑性反应谱。计算结果表明:当延性系数较小且土质较硬时,该文计算的弹塑性反应谱与范立础的弹塑性反应谱近似相等;当延性系数较大且土质柔软时,该文计算的弹塑性反应谱相对安全。     

设计偏心距对偏心结构弹塑性扭转反应的影响

通过对三片抗侧力单元构成的偏心结构进行弹塑性时程分析,研究了弹塑性侧扭耦合反应与输入地震动强度之间的关系.随着输入地震动强度的增大,结构扭转反应经历3个阶段的变化,在弹性范围内扭转角单调增大,开裂后逐渐减小,屈服后则继续增大.扭转对侧向振动的影响则逐渐减小,侧扭耦合程度逐渐降低.分析结果表明:通过设计偏心距对偏心结构进行强度分配,可以控制弹塑性扭转反应并提高结构侧向变形能力.设计偏心距的不同取值,对刚性边构件的屈服水平和延性需求的影响最大.文章还对偏心结构基于性能的抗震设计进行了展望.     

多点输入下场地非线性地震反应分析计算模型

为考虑强震下土层反应的非线性及地震波的空间变化特性，基于直接迭代法和逐步积分法提出多点输入非线性分析的一种增量迭代格式，从而建立土层多点输入地震反应非线性分析方法。同时，为降低多点输入非线性分析近代过程中刚度矩阵的求逆次数，对原迭代方法作进一步推导，提出采用试管因子的试算迭代法，在不降低计算精度的基础上，有效地减少计算时间，编制了可进行一致输入、多点输入的非线性和等价线性化分析的有限元程序，计算结果表明，对于重大结构有进行多点输入地震反应分析的必要。     

极化子速率对非对称量子点中极化子性质的影响

采用改进的线性组合算符和幺正变换方法研究极化子的速率对非对称量子点中弱耦合极化子性质的影响.导出了极化子速率对非对称量子点中弱耦合极化子声子平均数的影响.数值计算结果表明：非对称量子点中弱耦合极化子的振动频率随量子点的横向和纵向受限长度的增大而增大.非对称量子点弱耦合极化子的声子平均数随极化子速率的增加而增大.     

非对称量子点中弱耦合极化子激发态的性质

采用线性组合算符和幺正变换方法,研究非对称量子点中弱耦合极化子的激发态性质．导出弱耦合极化子的第一内部激发态能量、激发能量和共振频率随量子点的横向和纵向有效受限长度的变化关系以及第一内部激发态能量与电子-声子耦合强度的变化关系．数值计算结果表明：第一内部激发态能量、激发能量和共振频率随量子点的横向和纵向有效受限长度的减小而迅速增大,表现出奇特的量子尺寸效应．     

规则网络中流耦合作用对爆发式同步的影响

耦合振子系统的爆发式同步是许多生物系统自组织动力学行为的内在机制之一,因而倍受关注.考虑到现实生活中许多振子之间的相互作用是非对称性的,通过理论分析和数值计算方法,详细研究了规则网络中,流耦合作用对耦合相振子系统爆发式同步动力学行为的影响.结果表明,非对称的流耦合作用,在具有特定频率空间分布的耦合相振子系统中,有利于促进耦合相振子系统产生爆发式同步.耦合系统达到爆发式同步所需的临界耦合强度与流耦合强度成线性关系.此外,在同步区间可观察到集中锁相和分散锁相两种同步形式共存.通过理论分析,给出了流耦合作用对促进耦合相振子系统爆发式同步的内在机制.研究结果可以为更好地理解非对称耦合作用下耦合相振子系统的自组织现象提供理论支持.     

空间相关非平稳地震动反应谱拟合

为了给大跨度结构的抗震分析提供空间多点相关地震动加速度时程,在前人研究的基础上,提出根据标准设计反应谱合成非平稳空间相关多点地震波的方法.从规范反应谱出发得到功率谱,然后由地震动的空间相关性得到功率谱矩阵,用三角级数法生成各点地震动.生成的地震波具有地震动的空间相关性,同时还考虑了强度和频率的双重非平稳性, 在保证相关性的前提下对初始波进行修正使其反应谱与规范反应谱逼近.数值算例表明,利用该方法生成的地震动加速度反应谱具有较高的拟合精度,合成的多点时程可用于大坝等延伸结构多点激励的地震动输入.     

等离激元微腔中的量子阱太赫兹光吸收

利用Zubarev’s格林函数方法研究了强太赫兹电场作用下微腔中的双量子阱激子光吸收特性.将腔场和太赫兹场处理为光子,根据哈密顿量得到运动方程.研究考虑了失谐、太赫兹场耦合常数以及电子数的衰减率.研究发现,在强太赫兹场作用时,光谱呈现丰富的非线性效应,如出现复制峰和Autler-Townes分裂.该研究为微腔-量子阱系统量子光学响应提供了一个简单、方便的全量子理论处理方法.     

一种自动迫击炮发射动力学的仿真

该文研究某自动迫击炮发射时的动力学仿真问题。在分析该火炮发射特点的基础上，把火炮系统简化成3个刚体和一个弹性体组成的多体系统，建立了相应的动力学模型。重点考虑后坐部分变质量、多体动力学方程与内弹道方程的耦合等因素。通过数值仿真计算，获得了火炮连发时的运动受力规律，对该类系统的结构设计和实际使用均有参考价值。