滑移隔震结构的瞬态最优半主动控制

提出了一种摩擦力可控的滑移隔震结构半主动控制方案．考虑上部结构的刚度和阻尼，采用一阶微分方程模拟时滞的影响，与结构的振动微分方程一起作为整个系统的状态方程，使用瞬态最优控制算法计算基底摩擦力的大小，通过计算实例对这种摩擦力可控的滑移隔震半主动控制方案进行了分析．结果表明，对于消极的滑移隔震结构，当基底摩擦力较小时，其上部结构的最大加速度响应值虽然小，但基底最大滑移量很大；当基底摩擦力较大时，滑移量和残余位移虽然可以减小，但上部加速度反应却很大．通过半主动控制后，不但具有较好的隔震效果，而且能有效地减小基底的最大滑移量及残余位移．     

地震作用下集装箱结构力学性能分析

针对目前广泛应用的多层集装箱房屋,提出了一种基于箱体之间摩擦耗能的滑移隔震体系.首先,建立了结构滑移隔震模型,并利用结构随机振动理论分析推导了层层滑移隔震结构各层等效阻尼比与摩擦系数之间的关系;然后,利用Abaqus非线性有限元软件建立了六层集装箱模型,对隔震结构、采用规范阻尼比的非隔震结构和采用等效阻尼比的非隔震结构分别在强震作用下的动力反应进行了弹塑性时程研究,分析了结构顶点位移、结构层间位移角以及结构层间滑移量等相关指标。结果表明:滑移隔震体系能有效减小结构各层最大位移;隔震结构和采用等效阻尼比的非隔震结构的最大层间位移角远小于采用规范阻尼比的非隔震结构;地震波的频谱特性会明显影响层层滑移隔震结构的动力反应.     

基于SIMULINK的基础滑移隔震结构仿真计算分析

提出了一种在SIMULINK环境下对建筑结构基础滑移隔震体系进行仿真计算分析的新方法，给出滑移隔震结构隔震动力方程，分析了含滑移隔震层的剪切型多自由度串联体系模型，并给出模型的状态方程，根据模型状态方程在SIMULINK环境下建立了多质点滑移隔震结构的仿真程序，并将其应用到经平移后采用滑移隔震减震加固的江南大酒店工程中，计算结果与其他计算方法所得结论一致，证明了该方法对滑移隔震体系分析的正确性和有效性，基于SIMULINK的仿真分析方法还可以应用到土木工程其他主动与被动控制研究领域。     

层间隔震底层框架砌体房屋动力计算方法

底层框剪结构多层砖房在城市建设中应用广泛，这种房屋的特点是由2种承重和抗侧力体系构成的，但是这类房屋的抗震性能较差．为此，提出把隔震橡胶垫放置在上部砌体与底层框架结构之间的隔震措施，它依靠隔震层较大的变形和耗能能力，大大削弱了地震对建筑结构的影响．由于上部砖房的刚度比隔震垫与底层框架的刚度大得多，因此可以将隔震房屋模拟成具有2个自由度的系统．并分析了此类房屋的动力特性，与隔震振型的参与系数相比，非隔震振型的参与系数非常小，隔震振型控制了系统的反应，得到了用来求解此类房屋动力计算的实用方法．为建立实用设计方法、推广层间隔震结构的应用提供了有效途径．     

多单体组合隔震结构考虑摆动的振动控制研究

组合隔震结构体系中,当基础隔震体上部结构层间刚度相对较小、垂直荷载较大,且其采用的叠层橡胶垫的橡胶总厚度较大时,隔震支座不仅会产生水平变形,同时也会产生竖向变形,导致上部结构产生摆动,而这种摆动可能对隔震体本身及联接体的振动控制产生影响。推导了组合隔震结构考虑摆动的振动及控制方程,分析研究了摆动对组合隔震结构的振动控制影响。研究表明:在组合隔震体系中,隔震体的摆动对隔震体本身及联接体的振动控制都有一定的影响。     

摩擦摆隔震结构地震反应的计算分析

以一个摩擦摆隔震五层剪切型结构为例,采用有限元分析程序,计算分析了隔震与非隔震上部结构振动状态和能量响应规律.结果表明,滑移隔震对于上部结构振动响应的隔震效果受能量方面的机理控制.由于滑动摩擦层耗散了绝大部分的地震输入能量,采用摩擦摆基底隔震措施以有效降低上部结构的最大加速度和层间位移反应.     

基于SIMULINK仿真的多层房屋基础隔震体系方案优选

基础隔震体系分为橡胶基础隔震、滑移基础隔震和并联基础隔震体系.首先,建立该基础隔震体系结构的数学模型,隔震层采用双线性滞回模型.研究在不同隔震层屈服剪力和隔震周期时,不同隔震系统对地震反应的影响.在SIMULINK环境下对隔震结构体系进行仿真动力分析.经仿真分析表明,对于多层规则型房屋结构,经合理设计的并联基础隔震体系兼有橡胶垫和滑移基础隔震体系的优点,为最佳方案选择.     

用拉普拉斯变换方法求解非比例阻尼隔震结构

将基础隔震结构用双自由度振动体系模拟,在建立振动运动方程时考虑振动系统非比例阻尼效应,用小参数展开法导出了体系动力特性的近似解析解．用拉普拉斯变换方法获得该种隔震结构地震时域响应的积分解,并在数值算例中分析了等代体系动力特性及地震响应计算结果的精度．     

建筑物滑移基础隔震结构的基本体系分解法

提出了滑移隔震结构基本体系的概念,根据振型分解法将上部结构解耦为互相独立的单质点体系.如果隔震层质量合理分配到上述单质点体系,则结构有可能进一步解耦,形成与上部结构模态数目相同的隔震基本体系.上部结构的反应可由基本体系的相应反应通过振型叠加得到,隔震层的反应与任一基本体系的相应反应量相同.工程算例表明,该方法完全满足工程精度要求,对该类非线性系统进行降维解耦的思路具有较高的可行性.     

基础隔震结构多维及平-扭耦联地震反应分析

文章采用建筑结构的空间协同模型动力分析方法,增加了铅芯叠层钢板橡胶垫的弹塑性本构关系,改进后的程序能够计算橡胶垫隔震结构在舣向地震波作用下的弹塑性动力时程反应.为了反应橡胶挚隔震层与上部混凝土结构阻尼比不同的特点,采用适用于隔震结构动力方程的逐步积分公式.分析结果表明,在隔震结构设计中采用该办法能较全面、准确地反映隔震结构的地震反应性能,为隔震结构设计提供了可靠依据.     

风电增速箱结合部刚度分析及振动噪声预估

为了研究风电增速箱的振动特性和辐射噪声,基于轴承支承刚度及齿轮副啮合刚度分析,建立了风电增速箱轴系扭转振动模型,运用Matlab求解振动微分方程,得出轴系扭振频率及对应振型;综合考虑刚度激励、误差激励及冲击激励,建立了风电增速箱动力学有限元模型,仿真得出增速箱的动态响应。以箱体表面节点振动位移为边界条件,建立了增速箱声学边界元模型,采用直接边界元法求解得到箱体表面声压及场点的辐射噪声。结果表明,风电增速箱扭振频率与激励频率及其倍频相差较大,不会出现共振现象;增速箱结构噪声和辐射噪声的峰值主要出现在高速级齿轮啮合频率的二倍频附近。     

两齿差外啮合双联行星传动的固有特性分析

为揭示两齿差外啮合双联行星传动的固有特性,采用集中参数法建立了该传动系统的平移-扭转耦合动力学数学模型。通过分析各运动构件间的相对位移关系,建立系统运动的微分方程,用Matlab程序计算获得系统的固有频率和主振型。分析结果表明,该行星传动具有中心构件扭转、中心构件平移和行星轮复杂振动模式,且其主振型与一般NGW行星传动有所不同,尤其是行星轮振动模式更为复杂,具有多种不同振动模式。研究结果可为该行星传动方式应用于抛光磨头时防止共振、减振降噪及结构优化提供参考。     

变质量振动系统的求解与分析

对变质量碰撞振动系统进行求解分析,研究系统参振质量变化时对系统动力学的影响.采用渐近法对变质量振动方程进行近似解析求解,并运用龙哥库塔法进行数值计算.结果表明,渐近解析法与数值法响应一致,渐近法对于解非线性系统动力行为是有效的;且由计算结果可知,变质量会使系统响应产生一定的突变.振动方程中的参振质量变化系数和质量变化频率分别影响系统突变的振幅和周期.当参振质量变化系数为零时,系统响应平稳;该系数越大,系统响应的突变振幅也越大.激振频率与质量变化频率比值越大,响应突变的周期越大.     

新型自减振行星传动系统动态特性分析

为了改善内、外部激励下机电传动系统的动态响应特性,提出一种新型自减振行星传动形式:TVD-PG(torsional vibration damper and planetary gear)传动系统,采用扭转减振装置取代传统行星齿轮中某一构件与箱体固连的方式.考虑传动轴扭转变形和行星齿轮时变啮合刚度,建立电机和适用于变速工况下的TVD-PG传动系统的耦合动力学模型.仿真分析了TVD-PG传动系统在启动和稳定工况时的动态响应特性,并与传统的行星齿轮传动方式进行对比.结果表明:在启动阶段,TVD-PG传动系统可快速减小电机电磁转矩波动,使电机和输出端转速快速平稳上升,同时改善了启动和稳定工况下行星齿轮系统的动态啮合力状况.由于机电耦合作用,在系统稳定时可清晰观察到齿轮系统内部激励参数对电机部分的影响.     

非光滑NES在转子-叶片系统振动抑制中的应用

用非光滑非线性能量阱(non-smooth nonlinear energy sink，NSNES)抑制转子-叶片系统的振动，NSNES结构采用分段线性刚度梁形式.首先介绍了NSNES的结构和工作原理，然后利用拉格朗日方程建立转子-叶片-NSNES系统的动力学模型，最后采用数值法分析了该耦合系统处于稳态共振时，NSNES对转子振动和叶片振动的抑制能力.在给定参数下，附加于叶片尖部的NSNES在抑制转子振动时，抑振率可达到68%；在抑制叶片振动时，抑振率可达到62%.文中还将该NSNES的抑振能力与具有相同质量线性动力吸振器(linear dynamic vibration absorber， LDVA)的抑振能力进行了对比.     

履带起重机提升过程中臂架系统的动载荷计算

为了求提升过程中斜坡脉冲载荷作用下的弹性件动载荷,将履带起重机的臂架系统简化为两个自由度的线性振动模型;采用运动分析法建立了由振动引起弹性件变形的几何方程,运用能量法建立斜坡脉冲载荷的振动数学模型,并运用叠加法分别计算出斜坡脉冲载荷作用下的线性振动系统在最大加载的提升过程中弹性件的响应——位移、速度、加速度、动载荷及动载荷系数;针对影响动载荷的主要因素提出有效的控制方法,为保证设备平稳的工作提供了有效依据.     

船舶垂荡运动下转子-隔振系统的非线性动力学分析

为了分析船舶垂荡运动下,气囊-浮筏隔振装置耦合转子系统的运动规律,建立了船体垂荡作用下具有气囊-浮筏隔振装置的转子-轴承系统动力学模型。采用数值方法对系统的稳态响应进行仿真计算,讨论了转子系统随转速变化的非线性动力学特性,以及气囊-浮筏隔振装置对转子系统振动的抑制效果。结果表明：随着转子转速的增加,转子系统的动力学响应出现拟周期、多分支拟周期以及混沌等复杂的非线性动力学现象。在较宽的转速范围内,气囊-浮筏隔振装置能够有效抑制转子系统的振动,并能滞后和限制转子进入混沌状态。     

具有弹性地基的多层隔振系统的动力学方程

导出了地基土层的动能、势能及该土层的等效质量、等效刚度、等效阻尼系统,从而对于具有弹性地基及联合基础的多层隔振系统提出了一种动力学建模的新方法．该方法能较简便地将弹性地基等效为一个附加在原基础之下的质－弹－阻隔振层,从而将这一复杂的隔振系统的动力学建模问题转化为一般的多层隔振系统的动力学建模问题．     

全电直驱集成动力系统扭振固有特性灵敏度分析及动力学设计

为全面掌握纯电动汽车动力传动系统扭振固有特性,提高系统的平顺性,对系统扭振特性进行深入研究,以一种新型全电直驱集成动力传动系统为研究对象,提出了综合考虑电机电磁刚度、齿轮时变啮合刚度等因素耦合作用的建模方法,建立并验证了8自由度力学分支模型,计算和分析了系统的固有频率和振型;基于直接求导法对固有频率进行灵敏度分析,改进了集成系统特征参数,并联合仿真分析了参数优化前后系统的动态变化。结果表明:考虑电磁刚度可得到"零阶"固有频率,能呈现丰富的动力学现象;低阶振动表现在车轮、车身位置,高阶振动表现在变速器部分。基于灵敏度分析结果,系统对应的临界转速5 097 r/min,超出了常用转速范围;电机轴角加速度频域响应最大波动幅值减小了25.9%,整体波动幅值明显减小;变速器输出轴最大波动转速减小了0.26%。此研究成果可为机电耦合系统的固有特性与灵敏度分析提供理论参考。     

某粮库立筒仓模型环境振动测试与分析

立筒仓环境振动试验具有简单方便和花费少等优点。以舟山省级直属中转储备粮库为工程背景,介绍了粮库单仓模型的环境振动试验。采用频域峰值拾取法和时域改进的数据驱动随机子空间方法识别,得到了单仓模型的基准动力特性;并与三维有限元模型计算结果进行了比较,二者吻合良好。结果表明,环境振动测试足以识别出单仓模型感兴趣的主要模态,结果可作为单仓有限元模型修正、粮库立筒仓环境振动测试、损伤识别、使用状态评估和健康检测的基础。