计入基础运动的环状周期结构振动特性分析

研究了一类工程领域广泛应用的环状周期结构的弹性振动特性,重点分析了基础运动对弹性振动稳定性和固有频率分裂的影响.首先在随动坐标系下采用Hamilton原理建立了计入基础运动和面内切向及径向弹性振动的偏微分形式的动力学模型.然后,应用伽辽金方法将其离散得到一组常微分动力学方程.根据经典振动理论,得到了系统特征值的数学表达.最后采用数值方法计算了系统的特征值.根据特征值的实虚部取值预测了不稳定域和固有频率分裂规律,并用Runge-Kutta法给出稳定性的数值验证.该研究为陀螺仪等呈现平面或空间基础运动的环状周期结构的动态性能的改善提供了理论借鉴.     

电活性聚合物圆柱壳的动力学特性分析

基于有限变形动力学理论, 研究了电活性聚合物圆柱壳在内表面突加内压及电场作用下的运动与破坏问题. 首先得到了描述电活性聚合物圆柱壳内表面运动的非线性常微分方程, 然后对方程进行了数值计算并进行动力学定性分析. 当突加内压小于某个确定的临界值时, 圆柱壳产生非线性周期振动, 而当突加内压大于这个临界值时, 圆柱壳将被破坏. 通过对振动的振幅、相图和周期的计算, 讨论了外加电场、内压及圆柱壳的厚度等参数对圆柱壳振动情况的影响.     

一个非线性气动力模型的分岔研究

研究一个来自工程中的非线性力学模型,我们运用常微分方程几何理论和非线性动力学的分岔理论对其进行奇点类型分析,讨论其周期运动的存在性和Hopf分岔、全局分岔等问题,并进行数值模拟对理论结果进行验证．通过理论分析和数值模拟的研究方法,得到了所研究系统较为全面的定性结果．     

考虑土-结构相互作用的车桥系统耦合振动分析

列车提速加剧了车桥系统的耦合振动，为此结合天津轻轨工程分析了考虑土一结构相互作用（SSI）效应的车桥系统的耦合振动．分别建立了考虑SSI效应和不考虑SSI效应（即墩底固接）的车桥系统耦合振动的分析模型．在车桥系统模型中，建立了27个自由度的车辆模型；在桥梁模型中采用空间梁单元进行模拟；在考虑SSI效应中，以弹簧和阻尼器模拟土介质的动力性质，将群桩基础等效简化为弹性地基梁．对天津轻轨工程一座四跨预应力混凝土连续刚构桥的数值仿真分析结果表明，考虑SSI效应，对桥梁结构的横向和扭转角位移响应影响显著，而对桥梁结构的竖向和纵向位移响应影响不大，其中横向位移最大增幅达90％，扭转角最大增幅接近38％．可见，处于地基软弱地区的铁路桥梁，SSI效应会对车桥系统的耦合振动产生不容忽视的影响．     

振动锤的周期运动稳定性与分叉

通过理论分析和数值仿真,研究了振动锤周期运动的稳定性和局部分叉,得到了n-1周期运动存在的充要条件·应用Poincare映射的分叉理论,揭示了该类冲击振动机械系统存在倍周期分叉·研究表明,当改变恢复系数时,解的周期结构随激振频率的变化有较大的差异·当改变质量比时,解的周期结构没有明显的变化·选择不同的系统参数可以使振动锤工作在不同的周期运动,可以从这些周期运动中选择最为理想的工艺指标和其他综合评价指标最佳的运动形式·所以,研究振动锤的周期性冲击的稳定性与分叉可以使振动锤的系统参数优化·     

线性对称三弹簧振子振动的数值研究

从线性对称三弹簧振子系统振动的非线性微分方程出发进行数值求解,在不同系统参数和初始条件下,给出振子的振动图像．研究几种情况下振动数值周期的变化规律,得到了较好的结果．     

两端简支叠层板状结构的非线性振动分析

以两端简支叠层板状结构为研究对象,根据弹性小薄板理论和势流理论建立了理论方程,通过数值分析结果得到以下结论:在某些参数及初始条件下,系统存在由准周期通往混沌的道路;考虑阻尼系数影响时,系统未发生颤振的振动特征.     

新型组合结构FRP永久模板施工技术研究

高墩、大跨、异形桥梁结构建造技术中,结构永久性模板一直是研究的关键技术问题。本文提出了一种新型组合结构FRP永久性模板,并着重研究其在桥梁结构中的适用性及稳定性。采用ANSYS,Midas/Civil两种有限元软件对其进行分析。分析了在桥梁施工阶段中,该永久性模板的力学性能。所得到的结果,为进一步的研究及工程的实际应用提供理论基础及参考。     

谱元法研究周期变截面梁振动带隙特性

以周期变截面梁为研究对象,采用谱元法研究结构的带隙特性。基于铁木辛柯梁理论,从梁的波动方程出发,推导出与频率有关的插值函数,得到梁结构的刚度矩阵,再整合得到整体结构的动力学刚度矩阵。通过对结构单胞的整合,得到整体结构的动力学方程。基于周期结构的频域响应,研究其带隙特性。通过有限元模拟和振动实验,验证了谱元法计算结果的正确性。此外,分析了阻尼和结构几何尺寸变化对带隙的影响。本文研究内容拓宽了谱元法的应用领域,同时为周期结构在工程中的应用提供参考依据。     

地基-非线性结构体系空间效应的主共振

为了揭示地基-非线性结构相互作用体系的动力行为，采用现代动力理论对体系的振动方程进行了定性分析。假定非对称结构的恢复力为双线性模型，地基土为集中参数模型，建立了地基-结构空间相互作用模型。采用多尺度法研究了地基-结构相互作用空间效应的主共振，得到主共振的定常解并讨论了其稳定性，通过算例得到了体系水平刚度与扭转刚度成某一关系时的振动特性与能量传递规律。     

基于IHBM的汽车非线性悬架系统定量研究

分析了汽车悬架系统和轮胎的非线性弹簧力和阻尼力,建立了二自由度汽车非线性垂向振动系统的动力学模型.结合增量谐波平衡方法(incremental harmonic balance method,IHBM),对该系统的动力学行为进行定量研究.推导其增量谐波平衡过程,研究增量谐波平衡法的迭代计算过程,采用几个不同的谐波次数,计算系统的近似周期解,确定周期解的稳定性;同时,以路面激励圆频率为参数进行了跟踪计算,得到系统主共振时的幅频响应特性.近似解的计算结果与数值计算结果的对比表明,增量谐波平衡方法的精度可灵活控制,且收敛速度快,结果可靠,是汽车强非线性动力学行为研究的有效方法.     

多维地震动作用下隔震桥梁结构的地震响应分析

分析了多维地震动作用下隔震桥梁结构的水平向和竖向振动反应.首先建立了隔震桥梁结构的非线性运动方程,根据非线性随机振动理论对运动方程进行了等效线性化处理,并采用实模态法获得了等效线性方程的解析解,提出了结构响应的计算公式.最后给出了多维地震动作用下隔震桥梁结构的地震响应分析算例,计算结果显示了分析方法的有效性.     

移动车辆荷载作用下梁桥的强迫振动分析

桥梁在移动车辆荷载作用下的振动分析是工程设计中有待进一步解决的问题之一。采用单自由度弹簧质量模型对梁桥在移动车辆荷载作用下的动力响应问题进行了分析,给出了不同车速情况下的简支梁桥跨中动扰度的时程曲线,并与采用无限自由度模型方法的近似解进行了比较,计算结果几乎一致。文章对直观地了解桥梁与车辆耦合系统的动力特性的基本现象和机理有一定的参考价值。     

基于推倒分析的桥梁地震损伤评估模型与方法

推倒分析方法作为一种结构非线性一地震响应的近似计算方法,以其概念简明、操作简便、桶用图形方式直观地表达结构的抗震能力与需求等特点,正逐渐受到重视和推广A．Ghobarah提出利用两次推倒分析结果来计算多层建筑结构的操作指数,针对普通规则的桥梁结构,提出了推倒损伤模型的改进计算方法,该方法避免了非线性动力分析的繁琐,用简便的手段描述结构非线性特性,评价结构遭受不同地震烈度时的损伤程度,通过一座双柱式桥墩的计算分析表明,采用这种方法可以简单、合理、可靠地得出结构的损伤值。     

基于综合结构势的黄土结构性非线性本构模型研究

非线性本构模型由于其原理简单,计算方便,所以是当前工程界普遍采用的本构模型之一;但是当其应用到黄土区域工程计算时,由于结构性的存在,使得采用非饱和本构模型模拟出的结果与实际存在一定的差距。为了解决上述存在的问题,以黄土为研究对象,基于综合结构势的思想,首先分析了三轴压缩应力作用下的黄土的结构性宏观应力应变特性及其综合结构势的变化规律;进一步将综合结构势引入引入现有的非线性本构模型,建立了考虑结构性的黄土的非线性本构模型;最后通过与试验数据的对比分析,验证了该模型的合理性及预测结果的准确性。     

耗散KdV方程的小波近似惯性流形及数值分析

利用田立新提出的小波近似惯性流形 ,将小波分析与无穷维动力系统相结合研究一类非线性孤立波方程 -耗散KdV方程的长期动力学行为 ,在已得到该类方程存在小波近似惯性流形及利用无穷维动力系统作更精确的误差估计的基础上 ,笔者用L2 (R)中Perrier -Bas devant样条周期小波基做小波分析 ,用低模态的小波近似惯性流形数值模拟耗散KdV方程的吸引子 数值结果表明 ,小波近似惯性流形方法比Fourier分析方法及小波Galerkin方法更能反映系统的局部动力学行为     

大跨度连续刚构桥的地震反应分析

以贵州虎跳河特大桥为工程背景,利用有限元程序ANSYS建立动力分析模型,进行连续刚构桥动力特性分析、反应谱分析以及动力时程响应分析。结果表明,不同方向地震波输入对动力时程响应分析影响较大,采用反应谱方法较动力时程响应分析安全。     

非线性变形效应对大跨自锚式斜拉-悬吊桥颤振的影响

为分析由桥梁在风荷载作用下产生的变形而引起的结构动力特性以及空气力的非线性变化效应对大跨径自锚式斜拉-悬索桥颤振的影响,基于结构的变形后状态,充分考虑结构变形引起的非线性效应,建立大跨径桥梁颤振分析的三维非线性方法及其计算程序.结合大连湾跨海自锚式斜拉-悬索桥进行颤振分析,揭示结构变形产生的非线性效应对大跨径自锚式斜拉-悬吊桥颤振的影响程度和机理.分析结果表明,该方法是可行的,程序是可靠的.     

求非线性动态网络稳态周期解的一种数值算法

提出一种数据值解法，用于求解非线性动态网络的稳态周期解，按照非线性动态网络的状态方程建立误差函数，把求解非线性微分方程的问题，转化为求误差函数极小值的最优化问题。该法方便应用计算机求解非线性动态网络的稳态周期解，有助于对非线性动态网络的分析和研究。     

Finite element model updating of bridge structures based on sensitivity analysis and optimization algorithm

The dynamic characteristics of bridge structures, such as the natural frequencies, mode shapes and model damping ratio, are the basis of structural dynamic computation, seismic analysis, vibration control and structural health condition monitoring. In this paper, a three-dimensional finite-element model is established for a highway bridge over a railway on No.312 National Highway and the ambient test is carried out in site, the dynamic characteristics of the bridge are studied using the finite-element analysis and ambient vibration measurements. Comparison between the theoretical and experimental results shows that the frequency differences of the modes range between 0.44% and 8.77%. If the measurement is more reliable, the finite element model updating is necessary. Thus, a set of design variables is selected based on sensitivity analysis, then the finite element model of the bridge is updated based on optimization algorithm. The results of model updating show that the proposed updating method in this paper is more simple and effective, the updated finite element model can reflect the dynamic characteristics of the bridge better, the analytical results can provide the theoretical basis for damage identification and health condition monitoring of the bridge.