基于后随机非线性动态粒子群算法的地震模拟振动台参数优化设计

地震模拟振动台系统控制参数的质量影响着台面波形复现精度,进而影响试验效果。为实现对系统控制参数的高效校调与智能化寻优,提高系统对台面的控制效果,在标准粒子群算法的基础上提出了一种基于后随机非线性动态粒子群算法的三参量控制参数寻优方法,用于地震模拟振动台系统控制参数的优化整定。仿真结果表明,改进算法寻优参数控制下复现波形的相关系数比理论参数控制时提高了25%以上;与试验反馈数据波形仿真结果相比,寻优参数控制下的系统仿真波形相关度均提升至0.95以上,绝对峰值误差降至10%以内;对比结果证明了改进算法可行有效,优化参数控制下系统对不同输入波形具有更好的适应性,系统受控效果良好。     

地震波斜入射下土-单层柱面网壳结构振动台试验研究

现阶段有关地震波斜入射下大跨空间网格结构地震响应的试验研究未见报道.基于设计的7.7m×3.2m×1.2m大型刚性模型箱和1.8m×1.8m的单层柱面网壳结构,并实测土体参数,通过4台阵体系设计实现自由场振动台试验和土-单层柱面网壳结构振动台试验.通过自由场振动台试验结果与数值模拟结果的对比验证了试验设计的正确性,并研究了土-单层柱面网壳结构体系的地震响应.试验结果表明:土-结构相互作用下网壳屋盖的地震响应随着地震波入射角度的增大呈现明显的非线性变化,当以30°~60°角度输入时,网壳地震响应剧烈;不同地震波输入下,网壳柱底两个水平方向加速度最大值比值在1∶0.3~1∶3之间.进行抗震计算时,柱底两水平方向的加速度输入比例与地震波的入射角度有关,宜考虑地震波斜入射的空间效应.     

基于单振动台的桥梁非一致激励试验

为研究桥梁在非一致激励作用下的动力响应,设计并制作了一座缩尺比例为1/20的连续梁桥,对其进行非一致激励输入的地震模拟振动台试验.通过对单个小振动台设置延伸台面、改变台面输入激励等方式进行振动台设备改进,选取了适宜Ⅱ类场地的El-Centro波、Taft波等地震波,分析了不同地震烈度下桥梁的宏观破坏形式和主要部位的位移时程曲线.试验结果表明:随着输入地震烈度的增大,桥梁的损伤也随之增大;改进后振动台原台面、延伸台面的地震激励输入差异较明显.由此可知,采用改进后的振动台设备可进行大跨度桥梁结构的非一致地震激励振动台试验,得到桥梁结构在地震作用下的动力响应.     

负载特性对地震模拟振动台控制性能影响分析

一般试验时将试件与台面视为整体与实际存在较大的差异,严重影响波形的再现精度.针对这一问题,对地震模拟振动台系统与试件依照弹簧-阻尼模型进行建模,并分析了负载质量、频率、阻尼等因素对地震模拟振动台控制性能的影响.仿真分析表明:无论是负载质量、负载频率和负载阻尼在各阶频率处均出现峰值,并且均以第一阶影响为主,与单自由度负载...     

特高压格构式输电塔线体系振动台试验设计

特高压输电塔线体系具有跨越档距大、塔体高的特点,进行地震模拟振动台试验测试时,现有结构试验方法难以完成.本文以特高压交流单回路输电线路工程为背景,设计制作了三塔两线体系缩尺模型,文中详细阐述了振动台试验的模型设计工作,其中包括试验材料的选取、动力相似关系的确定、模型的制作以及试验方案设计等方面.针对由强几何非线性的导、地线与弹性输电铁塔这两种不同形式的结构所组成的耦联体系提出了动力参数分离式模型设计方法,解决了塔线体系按统一比例无法满足振动台台面尺寸要求的问题.理论分析和实测对比验证了该模型较好地满足了振动台试验要求,该方法使得通过振动台试验研究特高压输电塔线体系的地震反应得以实现.     

小尺寸金属阻尼器试验及模拟研究

振动台模型试验往往由于振动台的尺寸限制采用缩尺模型,而结构中阻尼器根据相似比例缩尺后尺寸小、制作难,性能难以确定。为研究小尺寸金属阻尼器在振动台地震波作用下的性能,对一种用于1/5比例振动台模型试验的小尺寸金属阻尼器进行研究,对两种型号的试件进行了反复加载试验及疲劳试验,并进行有限元模拟分析。试验及分析结果表明,有限元模型合理有效,可用于小尺寸金属阻尼器的设计分析;试件在反复荷载作用下,塑性主要集中于翼缘和腹板与连接板相连处,而加载频率对试件的承载力影响不大,加载频率的加快则会使试件的滞回关系出现捏缩现象;特定疲劳荷载作用下试件的性能较好;小尺寸阻尼器性能难以预计,需要根据其试验结果来确定其屈服位移和峰值位移,以用于整体结构振动台试验分析。小尺寸金属阻尼器的试验方法和分析方法可为小尺寸阻尼器的研究提供一定的参考。     

3m×5m机械振动台的研制

本文首先介绍研制3m×5m机械振动台的目的,振动台的设计原理.据此提出振动台面为钢板与钢筋混凝士混合式空腹结构.台面由滚珠轴承支撑.基础为混凝土整基.为隔振,在基础四周开挖2m深沟.为保证振动台工作性能,在台顶面与侧面用滚珠轴承限位.振源采用两台离心式同步起振机.振动台可以作水平谐振和扭振.(根据性能试验,振动台的设计是良好的).台面振动工作频率是0.5-25Hz,最大出力是80kN,最大负荷10×10~3kg自重7×10~kg,满荷时最大加速度是0.5g.最后,总结了本振动台研制中若干问题.     

两向三自由度弹簧式地震模拟振动台试验技术及常见问题解决

详细介绍了成都理工大学自行研制的两向三自由度弹簧式地震模拟振动台的机械、液压、电气系统的构成、工作原理、技术指标、使用说明,以及使用过程中常见故障和问题的排除操作程序,研究结果为该系统的正常工作和试验的顺利进行提供了技术保障。研究结果表明该振动台以结构简单、容易操作、造价较低、维修简单、同一模型可进行多次振动试验,尤其对于地质体或结构破坏启动机制的模拟,波形仿真度高等特点,成为地质体或结构在地震荷载作用下破坏研究的重要试验平台。     

馆藏浮放文物地震滑移响应振动台试验

为保护馆藏浮放文物,采用振动台试验方法,研究了浮放文物在地震作用下的滑移响应。基于某博物馆陈列柜的实际尺寸,制作了1:1比例的模型。考虑陈列柜底部固定在振动台面上,并考虑在陈列柜内部浮放一玻璃文物,研究了模型在地震作用下的滑移响应。通过输入不同类型、不同强度的地震波,获得了文物典型节点的加速度、位移响应及动力放大系数,讨论了不同摩擦条件的影响,并在理论上对试验结果进行了验证。结果表明：随着地震波强度增大及文物与陈列台之间的摩擦系数减小,文物滑移响应趋于明显。因此,为减小文物的滑移震害,陈列台面与文物之间应有较大的摩擦系数,且对陈列台面最小尺寸应有一定的要求,以避免文物因过大滑移量而产生掉落。     

简易单自由度振动台设计

目的提出简易单自由度振动台的具体设计方案和结构动力学方面的两类设计方案,解决地震试验模拟设备较为匮乏问题.方法采用电力机械式的运动形式,设计一款沿水平方向随机振动的振动平台,试验时通过把等效参数转化的模型固定于台面,运用拉线位移计、拉线速度计、拉线加速度计记录相关数据,高清摄像机记录每个时间段内振动时的振幅.结果检测建筑结构模型的薄弱环节,获得优化设计方案;运用动力学进行推导分析,得出相应的结构振动反应;动位移与相同静力情况下位移的比值,确定该结构的反应比.结论简易单自由度振动台造价低廉、结构可靠,可以满足水平广义单自由度柔性结构体系和刚性结构体系的地震模拟试验.     

地震模拟振动台台阵性能评估与测试注记

 考虑到近几年强震频发的风险,以及地震模拟振动台设备和技术的快速发展,首先介绍了近几年来我国振动台设备的发展现状和趋势,结合中南大学近期已经完成验收的振动台台阵系统,阐述振动台及台阵系统的主要性能指标、设计意图和评估方法,指出振动台性能的重要测试内容,并给出振动台系统的性能验收和使用要点。     

六自由度变胞振动试验台结构设计与动态特性分析

振动试验台是用于模拟真实振动环境的重要设备,通过建立六自由度变胞振动试验台测试系统、动力学模型及运动方程,应用ANSYS Workbench软件对振动台进行静力学分析,应用模态分析和谐响应分析模块对蛇形板簧与动平台进行动态特性分析,避免薄弱部件固有频率接近振动台工作频率而发生共振。结果表明：蛇形板簧最小共振频率发生于480 Hz附近,动平台最小共振频率发生于450 Hz附近,都远大于振动台正常工作频率：50～60 Hz,满足使用要求,为50～200 Hz机械振动台及超过2 000 Hz的超声波振动时效设备结构设计提供理论依据;并对未来多维振动设备的结构设计及工作性能分析提出展望。     

强震下砌体结构倒塌过程预测及其合理性分析

为了使用计算机仿真技术对一些因条件限制而不能完成的工作进行试验模拟、灾害预测、结构性能评估等,利用显示动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟某2层带构造柱的砌体结构振动台试验模型倒塌的过程,同时,通过模态和动力时程分析对结构的周期、振型、加速度、应力应变及位移等进行了分析,并和振动台试验结果进行了对比。结果显示,采用合适的材料模型和失效准则,ANSYS/LS-DYNA能很好地模拟倒塌过程,动力时程分析的结果和试验吻合,验证了上述倒塌过程模拟的合理性,体现了数值振动台的作用。     

基于振动台试验的两跨连续斜交梁桥地震响应研究

以福建省公路桥梁为工程背景,设计制作一个系列共9个1/5缩尺两跨连续混凝土斜交梁桥试验模型.选取斜度、配箍率和轴压比等设计参数,利用正交试验分析方法,进行振动台试验.试验中对两跨连续斜交梁桥进行单向和双向地震动输入下结构的地震反应分析,研究斜交梁桥地震响应及震害特点.试验结果表明:不同场地类别的地震动及同一场地类别但不同的地震动作用下,结构的加速度响应、位移响应差别均较大;仅考虑单因素变化时,斜度越小、轴压比越小或长细比越大,结构的加速度和位移响应越大.从试验可知,在斜交桥设计中,合理选择几何参数和力学参数对桥梁动力性能有很大的影响.     

大比例缩尺模型振动台试验及有限元分析

为研究复杂结构的抗震性能,进行了一幢钢框架-支撑结构体系1/20缩尺模型的地震振动台试验,试验测试了模型结构的动力性能和结构地震反应.同时,利用ANSYS软件建立了有限元分析模型,并对试验模型结构进行了动力弹塑性时程分析,就模型的频率、位移反应和应变反应进行了对比,计算结果和试验结果吻合较好,验证了有限元模型的可靠性.     

Scaled down model design of shaking table test of Taizhou Bridge

Taizhou Bridge is the first kilometer level three-pylon two-span suspension bridge in the world and the structural complexity has significant effects on the seismic performance of the bridge. Shaking table test of Taizhou Bridge is arranged to investigate the effects of non-uniform ground motion input, collision between main and side spans and optimal seismic structural system. It’s very important and difficult to design and manufacture the scaled down model of Taizhou Bridge used during the shaking table test. The key point is that the girder and pylons are very hard to be manufactured if the similarity ratio is strictly followed. Based on the finite element method (FEM) analysis, a simplified scaled down model is designed and the bending stiffness of the girder and pylon are strictly simulated, and the torsion stiffness and axial stiffness are not strictly simulated. The inner forces and displacements of critical sections, points of simplified model and theoretical model are compared by FEM analysis, and it’s found out that the difference between the seismic responses is relatively small. So, the simplified model can be used to conduct the shaking table test by the FEM verification.     

考虑动力相互作用的变电站数值模拟和损伤评估

基于主-子结构动力相互作用机理、隐式动力学数值模拟分析及振动台试验,对考虑主-子结构相互作用的变电站结构体系的抗震性能及破坏模式开展了系统研究,分别从内力、位移、加速度等多方面进行了结构体系的地震反应分析,得到了电气设备与主体结构的相互作用机理及电气设备的动力放大系数,并定量分析了动力特性和地震响应值;提出了主体结构的抗震性能目标;基于位移修正系数法建立了变电站主体结构的层损伤评估模型和整体损伤评估模型,并通过振动台试验验证了所提出损伤评估模型的正确性.研究结果对同类生命线工程和具有复杂设备工业建筑的抗震设计和震损评估具有重要借鉴作用.     

结构电磁TMD控制振动台模型试验的数值模拟

通过运用有限单元法的静力凝聚法，对钢结构模型振动台试验进行了模拟计算，建立了简化分析模型，在此基础上，进一步讨论了装有高频电磁耗能TMD装置后钢结构模型和减震分析模型的变化与形成方法，通过结构自振频率和动力响应的分析对比表明：计算结果与试验实测结果相符合，说明建议的简化分析模型和计算方法是可靠的。     

机械式超低频振动台设计与振动特性研究

为获得一种结构简单、运行稳定且成本低的超低频振动装置,采用机械运动机构中常见的曲柄连杆机构设计了一种机械式超低频振动台,对其结构设计和振动特性进行了详细的说明和理论分析。采用激光多普勒测振仪对实际振动台装置的振动特性进行了测试和验证。结果表明:振动台的实际振动特性符合理论计算结果,振动加速度幅值与振动频率的平方成线性关系且存在二倍频分量。但在工程应用中,本振动台装置可通过调节相关参数如连杆比来降低二倍频的影响程度,进而认为其能够提供3 Hz以内的振动激励源,最终通过典型应用实例验证了机械式超低频振动台的实用性。