自复位摇摆墙结构残余变形分析与计算方法

为研究斜拉索自复位摇摆墙结构的抗震性能及残余变形响应规律,首先,基于抗震设计规范设计不同高度的自复位摇摆墙结构,并通过选择相应的地震波集合对其进行弹塑性时程分析,分析结构的位移和残余位移响应规律;其次,在研究抗震性能的基础上,进一步统计研究结构最大残余层间变形与最大层间变形之间的关系,并建立基于最大层间变形集中系数(DCF)的层间残余变形计算方法与计算公式;最后,通过算例进行分析,验证残余变形计算方法用于自复位摇摆墙结构残余变形分析与计算的合理性和可行性.     

装配式自复位屈曲约束支撑滞回性能

提出了一种装配式自复位屈曲约束支撑(ASCBRB),对其基本构造、受力机理和滞回性能进行了理论分析,建立了ASC-BRB的有限元模型,进一步分析了ASCBRB的滞回性能,并研究了关键构造参数对其滞回性能的影响规律。结果表明,理论恢复力模型能够有效描述ASCBRB的滞回特征,理论结果与有限元结果整体吻合较好。碟簧组合压并后,支撑刚度显著增大,能够防止强震下结构层间变形的快速增加,减小层间变形集中效应。进行ASCBRB设计时,各关键构造参数需合理匹配,使得ASC-BRB具有良好的变形能力、耗能能力和复位能力,并可以有效减小结构在强震下的层间变形集中效应。     

自复位U形钢板耗能支撑设计与滞回性能分析

为控制地震作用下结构的残余变形,提出了一种自复位U形钢板耗能支撑,采用组合碟簧作为复位系统提供复位能力,将U形钢板作为耗能系统提供耗能能力.在耗能系统和复位系统的双线性弹性模型基础上,建立了支撑恢复力模型,并对支撑进行数值模拟,分析不同设计参数对支撑滞回性能的影响.结果 表明,自复位U形钢板耗能支撑具有稳定的耗能能力和良好的自复位能力,且耗能能力随U形钢板宽度的增加而增强,复位能力随组合碟簧初始预压力的增大而增强,建议将组合碟簧的预压力取值为大于耗能系统的屈服强度且小于耗能系统的极限强度.     

珠江黄埔大桥斜拉桥主梁可靠度分析

作为斜拉桥结构主要承重构件的主梁,其可靠性关系到整个结构体系的安全.有限元可靠度方法对于大型复杂结构的可靠度分析有明显的优势,基于此方法研究珠江黄埔大桥斜拉桥的主梁可靠度并对其进行了敏感性分析.考虑几何非线性的影响,建立了基于有限元方法的斜拉桥主梁可靠度计算模型,通过对有限元列式直接微分的方法获得结构响应的梯度,采用一次可靠度方法计算可靠度指标,并根据计算结果直接对随机变量分布参数进行了敏感性分析.计算结果表明,该桥的主梁是足够安全的;布载方式对主梁可靠度有明显影响;主梁可靠度指标β对主梁的抗弯承载能力的均值和标准差最敏感.     

基于Kalman滤波的一阶微分参量估计方法的研究

基于迭代Kalman滤波算法,提出了一种微分参量的估计方法,并将其应用于腕力传感器的一阶力微分信号的提取处理中．通过对观测信号建立AR模型和递推的使用Kalman滤波算法,有效地抑制了噪声强度从而提高了微分参量的计算精度,克服了直接计算法误差较大的缺点,同时还避免了因加装速度传感器而对原腕力传感器动态性能造成的影响．文中讨论了在均匀分布的背景噪声下如何估计原始信号的一阶微分参量的问题,并给出了仿真结果．试验表明该方法具有良好的计算精度和较强的收敛性．     

基于积分均值法的钢框架减震体系复位性分析

结构复位性通常以其残余位移来体现。提出了基于位移响应积分均值法求残余位移的公式,并进行了相关数理统计分析;通过无支撑和偏心支撑钢框架及新型楔块一支撑钢框架地震作用下的数值仿真分析了3种钢框架的复位性。结果表明：楔块一支撑钢框架的复位性优于无支撑和偏心支撑钢框架;基于位移响应积分均值法与重启动分阶段计算的残余位移基本一致,表明该方法具有良好的精度和稳定性,能够用于实际钢框架结构的复位性分析。     

自复位耗能支撑滞回特性及钢框架抗震性能分析

为验证利用组合碟簧复位、摩擦装置耗能的自复位耗能支撑(DS-SCEDB)工作性能,对一根长为1.6 m的DS-SCEDB构件进行了拟静力试验,研究了其拉压对称性、耗能以及复位能力,并建立能够考虑初始残余变形的支撑分段简化模型.采用LS-DYNA有限元软件,对该恢复力模型进行二次开发,对比分析支撑有无初始残余变形两种情况...     

一种新型自复位防屈曲支撑的拟静力试验

为了控制安装有传统防屈曲支撑的结构在大地震作用下产生的最大变形及残余变形,提出一种新型防屈曲支撑——自复位防屈曲支撑(SCBRB).对其构造及工作和复位原理进行了详细说明.在此基础上,给出复位材料的预应力及变形需求等关键参数的设计方法,并实现了这种支撑.该支撑综合了防屈曲支撑及自复位体系的优点.拟静力试验研究结果表明预应力成功地接设计值施加并且完好保持是决定复位效果的关键因素,预应力不足则其复位效果变差,预应力与耗能内芯屈服力之比大干等于1.3时即可保证完全复位.传统防屈曲支撑与自复位防屈曲支撑拟静力试验的对比结果表明:此类支撑基本消除了纯防屈曲支撑的残余变形,具有良好的复位效果.     

自复位学校建筑抗震韧性区域评估用数字孪生模型

在区域层面上对具有自复位模块结构的学校建筑进行抗震损伤和恢复力评估研究，建立了一个基于Python语言的从结构非线性分析到损伤程度可视化演示用的数字孪生模型。Python语言也是目前通用于机器学习模型训练的编程语言，方便在该数字孪生模型中引入人工智能模型来代替结构仿真计算，通过使用实时监测地震动和结构响应数据结合人工智能模型进行区域灾害响应和功能恢复快速评估。结构损伤和恢复力分析结果（如不同地震下修复成本、修复时间、不可修复的概率等指标）通过生成shapefile在地理信息系统（GIS）软件中进行三维可视化，从而对采用自复位模块结构的学校建筑结构群在区域范围上进行抗震韧性定量评估。该模型的计算模块包括区域建筑结构清单生成、简化数值模型建立、地震响应非线性分析、结构响应参数生成、建筑结构易损部件定义、地震损失概率模型评估以及区域灾害损失的结果输出。这里的基于概率模型的学校建筑结构地震损失评估采用了FEMA P-58方法，并使用了Pelicun软件包进行计算。以旧金山湾区近2 000栋学校建筑作为案例，对假定使用偏心支撑框架自复位结构作为抗震结构体系的学校建筑群进行了抗震韧性评估，研究了通...     

层合梁自由振动的微分求积分析

基于一阶剪切变形理论,应用Hamilton原理,推导了变高度、变宽度对称层合梁的自由振动微分方程,用微分求积法计算了等截面、变截面对称层合梁的自由振动频率。对一些简单特殊情况,本文的计算结果和解析解进行了对比,表明微分求积法求解变截面层合梁是一种简洁高效的计算方法。计算结果为复合材料结构的工程振动分析提供了参考。     

基于EFAST法的地下洞室静动力稳定参数全局敏感性分析

进行地下洞室静动力稳定参数敏感性的研究,可为地下洞室结构喷锚支护设计提供科学决策依据.本文采用基于全局敏感性分析的EFAST法对地下洞室在静力边界下围岩的应力、变形的参数敏感性进行了分析,并对有限元法与离散元法计算得到的敏感性结果作了对比分析.采用有限元法与块体理论,对块体的稳定性进行了分析,并采用EFAST法研究了块体受围岩岩体参数影响的动力敏感性.结果表明,在静力边界下弹性模量对围岩变形影响的敏感性最大、内摩擦角对洞室最大主应力影响的敏感性最大;对影响块体滑移的岩体参数的动力敏感性分析结果表明,得到的总体全局敏感性较大、一阶全局敏感性较小,表明块体滑移受单一岩体参数变化的影响程度较小,受多种岩体参数的联合作用的影响程度较大.     

基于可靠度敏感性的神经网络法研究边坡稳定性

针对边坡工程结构功能函数不能显式表达的可靠性分析问题和非线性问题计算量大的弊端．研究结构可靠度敏感性,提出参数的相对敏感性分析方法,并基于该方法提出了神经网络法分析边坡稳定性。具体思路：由可靠指标对随机变量分布参数的相对敏感性分析,确定边坡可靠度主要影响参数;用神经网络模型近似替代响应量与基本变量间的隐式极限状态函数,根据蒙特卡罗模拟法,对网络模型进行可靠度分析,求解结构可靠度指标。基于可靠度敏感性的神经网络法．对均值和成层边坡进行稳定性分析,与传统可靠度计算方法相比．结果表明：该方法分析边坡稳定性是准确的且具有较高的计算效率。     

某超高层框架-核心筒结构时变效应分析与实测

建立某巨型支撑外框架-核心筒超高层结构的空间有限元模型,基于CEB-FIP(1990)模型计算混凝土收缩徐变效应,按实际工况考虑施工分层加载的影响,分析该结构在实际荷载作用下的竖向位移效应,并将计算结果与现场实测数据进行了对比分析.结果表明:收缩徐变效应对该结构的竖向变形影响较大,框架柱与核心筒的时变性能差异将产生较大的层间位移差;考虑收缩徐变的施工过程分析可以较准确地模拟超高层框架-核心筒结构的竖向位移状况.     

改进的堆石坝变形计算参数敏感性分析方法

为提高邓肯-张E-B模型计算堆石坝变形的精度,提出基于全域有限元计算节点的单因素分析方法和基于双判别方式的正交试验方法,分析大坝变形对坝料密度和模型参数的敏感性,确定大坝变形计算的主要影响参数。实例分析表明,φ_0、K_b、ρ、R_f、K等对大坝变形的影响显著,故需重点研究这5个参数在空间上的差异性。该研究方法解决了传统单因素分析方法样本缺乏代表性的弊端,可以定量给出参数敏感性的显著性水平,提高了敏感性分析的全面性和准确性,可为堆石坝变形精细分析时合理选择需进行空间赋值的模型参数提供依据。     

基于Tustin变换的分数阶微分算子近似离散化

分数阶微分算子的离散化是分数阶控制器数字化实现的关键。对基于Tustin变换的分数阶微分算子直接离散化方法进行了研究和比较。概述了分数阶微积分及其离散化,介绍了用于Tustin算子展开的幂级数展开法、连分式展开法和Muir递归展开法;并给出了展开方法的算法表达式。定义了误差指标函数,举例比较了以上三种分数阶微分算子离散化方法的优缺点。仿真比较表明:连分式展开法在较宽频带内对分数阶微分算子具有最好的近似特性,但计算复杂度大;幂级数展开法和Muir递归展开法近似效果相当,但前者具有较大计算效率优势。在分数阶数字控制器实现过程中应根据具体情况选择合适的分数阶算子离散化方法。     

基于RKPM梁固有频率及薄板柔度的拓扑优化

以节点相对密度为设计变量,以固有频率最大为目标函数,通过修正低密度区质量矩阵建立了基于重构核粒子法(RKPM)的结构动力拓扑优化数学模型.采用罚函数法施加本质边界条件,利用直接微分法推导了结构固有频率灵敏度方程,同时研究了受横向载荷弯曲的基尔霍夫薄板柔度最小的拓扑优化问题.最后对比分析了节点依赖性以及设计变量对最优拓扑结构的影响,并结合以上算法和优化准则法编写程序完成了2个拓扑优化算例.优化结果表明:所建立的模型不仅能有效抑制局部模态和重特征频率的出现,而且因通过重构核近似提高了计算点密度场的连续性,棋盘格现象得以消除,可以得到清晰光滑的拓扑边界.     

X形柔性铰链等效刚度分析及结构特性研究

基于抗压双片段柔性铰链,设计了4片段X形柔性铰链,并对其结构特性进行了研究.X形柔性铰链中的主要变形片段为弯扭耦合片段,分别运用微分法和基于抗压双片段柔性铰链等效刚度算法分析了其弯扭耦合等效刚度,推导出了X形柔性铰链的等效刚度理论计算公式.设计了几组不同尺寸的X形柔性铰链实例,分别利用2种方法对这些实例进行了计算,并在ABAQUS软件中进行了仿真分析,3种分析方法结果表明了理论计算公式和仿真模型的正确性.最后,通过对不同尺寸的X形柔性铰链结构特性的分析,得到了铰链设计时应该尽量避免的结构参数范围.     

用极限分析方法计算边坡可靠度上限值

为了减小边坡可靠度计算在模型建立、参数估计和算法选取上的误差,建立了基于极限分析上限定理的边坡可靠度分析模型,采用最大熵原理推断边坡结构参数的统计特征,并采用Monte Carlo模拟法计算边坡的结构可靠度上限值。最后将结果与其他方法进行了比较。研究结果表明：利用最大熵原理、Monte Carlo模拟法和基于上限定理的边坡可靠度分析模型所计算的可靠度值是边坡可靠度的一个严格上限值,该模型与极限平衡法模型、R.Jimenez-Rodriguez等模型计算的结果比较接近。     

深基坑支护结构施工工艺优化设计

将地层损失法与文克勒模型基础上的杆系有限元增量法非线性分析结合，协调支护力与土体变形计算，对多支点支护结构，通过变形曲线面积积分建立比较系统的多目标优化模型，并运用复合形法实现优化计算，求出满足目标要求的最优开挖与支撑工艺。     

基于随机参数敏感性分析的焊接结构断裂失效概率估算

首先通过参数敏感性分析选定随机变量 ,再用蒙特卡洛法计算焊接结构断裂失效概率 ;又采用了对偶变量蒙特卡洛法、JC方法、蒙特卡洛方法计算焊接结构断裂失效概率 ,并比较和讨论了这些结果 .由计算结果可看出 ,进行敏感性指标分析后再进行蒙特卡洛法计算 ,既具有足够的精度 ,又可以节省大量的计算时间 .