计算变剖面梁稳态强迫振动的精确传递矩阵法

对变剖面梁稳态强迫振动的计算方法进行了研究。针对目前普通使用有限元模型采用振型迭加法计算稳态强迫振动存在的缺点,特别是不能有效地计算动态应力的严重缺点,该文提出了计算简谐力作用下变剖面梁稳态强迫振动的精确传递矩阵法。该方法直接从梁的强迫振动微分方程出发,导出了考虑阻尼效应以及剪切刚度、质量转动惯量影响的复状态向量的传递矩阵,最后利用边界条件得到一个求左端边界处未知状态向量的线性代数方程组,解此方程组即可求得左端的未知状态向量,再利用每个梁段的精确传递矩阵,可求得所有剖面处的复状态向量。算例表明该方法无论是对强迫振动的动位移还是动弯矩都具有较好的计算精确度。     

成层土中管桩的扭转振动特性研究

考虑土体材料的黏性阻尼和桩-土体系的扭转耦合振动,研究了成层黏弹性地基中管桩的扭转振动问题.首先,采用分离变量法求解得到土体扭转振动位移形式解;然后利用阻抗函数传递方法,求解得到了成层地基中桩顶阻抗函数的解析解;最后通过数值算例分析了桩周土与桩芯土的物理力学参数、管桩壁厚以及桩端阻抗函数对管桩桩顶复刚度的影响.分析结果表明,在动力基础设计所关注的低频段,桩周土的剪切模量和黏性阻尼系数对桩顶复动刚度的影响要远大于桩芯土;桩端位移阻抗函数的选取对桩顶复刚度有明显的影响.     

饱和粘弹性土层中空心圆柱桩的轴对称竖向振动

考虑桩的径向变形以及饱和土层对桩的径向力作用, 分别将空心圆柱桩和饱和土层视为单相弹性介质和饱和粘弹性介质. 基于弹性动力理论及不可压饱和多孔介质理论, 研究了饱和粘弹性土层中端承弹性空心圆柱桩竖向振动的动力特性. 利用Helmholtz 分解和变量分离法, 在频率域得到了空心圆柱桩竖向稳态振动的轴对称解析解以及桩头复刚度的解析表达式,给出了空心圆柱桩桩头动刚度因子和等效阻尼随激励频率的响应曲线, 数值考察了饱和土和桩的材料、几何等参数对桩头动刚度因子和等效阻尼的影响. 研究结果表明, 虽然空心圆柱桩精确轴对称解析解的桩头静刚度与经典Euler 杆模型桩的桩头静刚度几乎相等, 但其桩头动刚度因子和等效阻尼存在较大区别, 并且空心圆柱桩的内外径比(即桩壁厚比) 会对桩头动刚度因子和等效阻尼特性产生显著的影响. 因此, 经典Euler 杆模型桩的适用范围具有一定局限性, 应采用轴对称模型进行更加精确的分析.     

下支承摩擦副相对滑动的垂直转子的动力行为

实际运行中垂直转子系统的下支承摩擦副之间存在相对滑动。为了了解这种相对滑动对转子系统动力行为的影响,建立了垂直转子动力学模型,并通过数值计算模拟了转子在稳态和非稳态时的振动特征。测量实际运行时垂直转子的振动特征,测量结果与理论分析结果吻合较好。这表明建立的动力学模型和采用的数值方法是有效的。分析结果表明:当摩擦力或油膜刚度增加时,系统的抗干扰能力随之提高;转速的升高使系统抗干扰能力减弱;摩擦力增加使系统低频进动频率升高;油膜刚度增加使系统低频进动频率降低。     

局部非线性轴系振动稳态响应计算方法

对有非线性迟滞特性联轴器的船舶推进轴系振动稳态响应计算方法进行研究。在计入联轴器非线性动刚度和迟滞非线性阻尼的情况下,以ＧＬＭ法为基础,提出一种称为ＳＳＧＩＬＭ的方法,用于计算局部具有非线性动刚度和迟滞阻尼特性轴系的振动稳态响应。     

压路机橡胶减振系统动态参数

针对振动压路机一级橡胶减振系统的工作状态进行分析,推导出橡胶减振系统动刚度及动阻尼的计算方法,通过试验探究振动频率对橡胶减振系统动态参数的影响规律,指出随着钢轮振动频率的增加,橡胶减振系统的动刚度、动阻尼大致呈二次曲线规律变化,且与压路机低幅振动时相比,在同一振动频率下高幅振动时一级橡胶减振系统表现出的动刚度更大.对于试验样机而言,当振动频率为30~35 Hz时机架与钢轮的振动相位差最大,一级减振系统的动阻尼值最大.     

重合度对直齿行星齿轮传动的影响

建立了单级2K-H渐开线行星齿轮传动的集中质量参数型振动模型，将齿轮啮合的刚度近似等效成时变分段线性的弹簧刚度．分析了系统因时变啮合刚度激励而引起的稳态振动．得出了在2K-H渐开线行星齿轮的传动中，齿轮的动载荷与齿轮间的重合度相关；在无阻尼状态下太阳轮一行星轮的动态啮合力小于行星轮一内齿圈的啮合力．     

基于蚁群算法梯式轨枕轨道减振优化研究

为提高梯式轨枕轨道综合减振效果,分别将钢轨振动位移和传递到基础的总功率流作为目标函数,枕下弹性垫板动刚度、材料损耗因子、块数以及纵向轨枕横截面面积作为优化变量,使用多元连续函数蚁群算法进行优化研究。结果表明:要减少钢轨的振动位移,需要增大枕下弹性垫板动刚度、纵向轨枕的横截面面积以及枕下弹性垫板的块数,同时减小枕下弹性垫板的材料损耗因子;要减小传递到基础的总功率流,则需要减小枕下弹性垫板的动刚度和枕下弹性垫板的块数,同时增大枕下弹性垫板的材料损耗因子以及纵向轨枕的横截面面积。使用统一目标函数法将多目标函数简化为单目标函数,得到最优化结果,和目前梯式轨枕轨道使用的参数相比,钢轨振动位移优化率达50.9%,传递到基础的总功率流优化率达47.6%。     

随机地震激励下基础隔震结构的复模态解析法

运用复模态方法,系统研究了基础隔震结构在随机地震激励下的响应.由于基础隔震结构运动方程为非经典阻尼和非对称质量、刚度情况,故采用复模态解耦振动方程,得到基础隔震结构的响应解析解.     

箔片非线性结构刚度对转子瞬态冲击的影响

弹性箔片轴承支承的转子在高速旋转时,转子可能会和轴承发生碰摩。为了揭示当转子采用不同结构刚度箔片支承时,该冲击对转子振动的影响机理,针对2个径向GFBs支承的刚性转子系统模型,应用龙格库塔法求解转子动力学状态方程,获得3种结构刚度箔片(均匀刚度箔片、软箔片、硬箔片)下的轴颈位移。推导出箔片轴承的等效刚度和等效阻尼系数,发现当轴颈无涡动时,箔片轴承的等效刚度正好是气膜刚度和箔片结构刚度的串联;而当轴颈有涡动时,箔片轴承的等效刚度和等效阻尼均是结构刚度、结构阻尼和涡动频率的函数,且当轴颈涡动频率趋于无穷大时,上述等效刚度和等效阻尼趋于无涡动时的值。计算表明,当采用恒定刚度箔片时,转子稳态振幅最小,但是瞬态响应时间较长;当采用非线性软箔片时,转子稳态振幅最大,但是瞬态响应时间最短。当增大非线性箔片的结构刚度时,转子稳态振幅会减小,瞬态响应时间会增加。因此,箔片的设计需要辅以轴承-转子动力学特性的考量,以获得箔片结构刚度和结构阻尼的合理匹配。     

土-结构动力相互作用对橡胶支座隔震结构的影响

采用子结构法,建立了频域内土-结构动力相互作用下的橡胶支座隔震结构的分析模型及相应的运动方程,通过数值仿真2个具有埋置刚性基础的剪切型基础隔震结构的地震反应,并选用多种地基土,较为系统地分析计算了不同地基土参数组合下结构的隔震效果和地震响应.结果表明,设置橡胶支座隔震层可以削弱土-结构动力相互作用对结构动力特性的影响,减小结构相对于场地运动的楼层位移和基底位移.同时,土-结构动力相互作用使橡胶支座隔震效果有所降低,且影响程度与上部结构刚度成正比,与地基土刚度成反比.     

弹性半空间地基梁的水平动力等效刚度

基于弹性动力学的基本方程、考虑弹性梁和弹性半空间的动力相互作用,建立力学分析模型,并利用Fourier积分变换,得到弹性半空间地基梁的水平动力等效刚度的解析表达式.通过数值算例分析地基梁的水平动力等效刚度及其阻尼的变化情况.结果表明:地基梁的水平动力刚度和阻尼系数不为常数,而是与弹性梁中传播的相速度有关,当相速为Rayleigh波的速度时,水平动力等效刚度达到峰值,此时弹性梁的纵向振动向弹性半空间传递的能量最大.水平动力等效刚度与弹性地基梁的频率和波数密切相关,随着波数增大,水平动力等效刚度的实部和虚部均相应增大.     

弹性基础上预应力中厚矩形板的横向振动

基于Reddy高阶剪切板理论，研究预加均匀温度场和面内机械荷载作用下，双参数弹性基础上各同同性中厚矩形板的振动特性，给出了确定板振动频率的半解析数值方法，通过算例考察了温度变化，面内荷载、基础刚度参数、边界条件、横向剪切变形等对板振动特性的影响，结果表明，温度升高与预加面内压力将使板的自振频率下降，而增加基础刚度和预加面内拉力则有助于提高板的自振频率。     

基于动测法的基桩刚度验证试验研究

针对以往基桩刚度无法准确测得的情况,从基桩动力特性基本理论出发,重新梳理了桩顶受微小激励时所产生的动态响应,给出了通过速度导纳幅频曲线中振动固有频率的位置来计算基桩刚度值的基本公式。利用室内模型试验,通过静态加载法和瞬态机械阻抗法对比测定基桩刚度值,验证了瞬态机械阻抗法测试基桩刚度值的可行性。该结果进一步说明了通过瞬态机械阻抗速度幅频曲线拾取基桩振动固有频率来确定基桩刚度值是具有实际意义的。     

轨道交通隧道基底刚度对共建结构的振动影响分析

为了探明建筑物与轨道交通隧道共建时隧道基底刚度对系统振动的影响,建立列车-轨道-隧道-土层-建筑物系统耦合振动模型,列车-轨道动力学模型和隧道-土层-建筑物有限元模型通过扣件力进行参数传递,对隧道基底土层加固为不同刚度时隧道结构以及建筑物结构振动位移、速度、加速度响应进行了时程分析、频谱分析和振级分析等.结果表明:隧道基底刚度越大,其下沉位移越小,隧道结构振动速度突变越大且振动速度的周期性越不明显,但振动位移的振幅变化与隧道基底刚度没有严格的相关性;隧道基底刚度对隧道振动加速度影响的主要频率为1~5Hz的低频部分;隧道基底刚度对于建筑物结构振动有较大影响,主要集中于低频范围,影响幅度可达10dB.     

基础刚度对砖石古塔受力机理影响研究

以西安万寿寺塔纠偏工程为研究背景,对纠偏加固后的砖石古塔的在不同基础刚度条件下的受力机理分析.分别建立增加圈梁、圈梁-地梁组合以及圈梁-地梁-托盘组合模型下的塔体与基础协同工作模型.通过数值计算对比分析基础刚度改变引起的塔体受力的变化;同时探讨基础刚度对塔体动力特性的影响.结果表明:基础刚度增大,塔体应力随之削弱,改善了塔体静力作用下的受力状态和稳定性;基础刚度增大,塔体的自振频率增大,基础刚度变化对高阶振型影响较为明显.     

弹性地基上对称正交铺设层合板的受迫振动

研究置于弹性地基上受到面向预加荷载的对称正交铺设层合板在受到冲击荷载作用时的动力响应，根据高阶剪切变形理论推导出由位移表示的运动方程，用模态叠加法解得振动频率及动力响应，把所得的结果与一阶剪切变形理论做了比较，并讨论了材料、几何参数、地基刚度系数对动力响应的影响。     

粘弹性地基钢板爆炸焊接动力分析

从厚板结构动力理论出发,详细推导了粘弹性地基上厚板爆炸焊接动力响应各力学量的表达式、当工程需要大尺寸爆炸焊接复合板和冲击韧性不好的基板及较厚的复合板时,焊接过程中的力学行为应该计及除传统焊接参数以外的其他参数的影响厚板模型涉及的参数较多,精度高,特别适应于像连铸坯之类的材料爆炸焊接作精细分析和设计的理论依据。     

高速铁路桥梁群桩基础动力阻抗影响因素分析

基础动力阻抗的获取是研究高速铁路桥梁土-结构动力相互作用的关键。本文利用有限元软件ANSYS,对若干影响高速铁路桥梁群桩基础动力阻抗的因素进行了分析。首先,利用ANSYS建立了面向工程计算的桩基础动力阻抗求解模型,并通过将计算结果与薄层法方法进行对比证实了其适用性。其次,基于京津城际线路所在的地质条件和群桩基础的实际情况,分别研究了桩基布置型式、承台埋深、桩身几何特性(长细比)、场地土层分布等因素对高速铁路桥梁群桩基础动力刚度的影响规律,并与各因素对静力刚度的影响规律进行了对比。最后,依据以上研究结果,从动力刚度的角度出发,对既有高速铁路桥梁群桩基础的设计思路进行了若干补充。     

高速铁路地基刚度的合理取值范围

利用动力有限元 ,通过对地基的不同刚度值对轨底动应力、基床表层动应力衰减规律的研究 ,并结合已有的不同路堤高度和地基变形情况下的地基临界刚度值 ,提出了高速铁路地基刚度的合理取值范围