Winkler地基梁在温度场中受简谐激励3次超谐共振分析

本文研究W inkler地基梁在温度场中受简谐激励作用的3次超谐共振问题,应用弹性理论和Galerk in方法建立W inkler地基梁在温度场中受简谐激励作用的非线性动力方程,根据非线性振动的多尺度法求得系统满足3次超谐共振情况的一次近似解,分析了温度、阻尼、激励幅值、地基刚度等参数对系统的影响。     

Winkler地基梁在温度场中受简谐激励的1/3次亚谐共振分析

研究W inkler地基梁在温度场中受简谐激励作用的1/3次亚谐共振问题。应用弹性理论和Galerk in方法建立W inkler地基梁在温度场中受简谐激励作用的非线性动力方程,根据非线性振动的多尺度法求得系统满足1/3次亚谐共振情况的一次近似解,并对其进行数值计算,分析了温度、调谐值、激励、阻尼、地基刚度等参数对系统的影响。     

非线性弹性地基上圆形薄板三次超谐共振

本文研究非线性地基上圆形薄板受简谐激励的次谐波共振问题。按照弹性力学理论建立非线性地基上圆形薄板受简谐激励的动力学方程。利用Galerk in方法将其转化为非线性振动方程。应用非线性振动的多尺度法求得系统满足3次超谐共振条件的一次近似解,并进行数值计算。分析阻尼、地基系数、调谐值、激励等参数对共振响应曲线的影响。     

简谐横向荷载作用下弹性地基上不可伸长梁的1/2次亚谐共振响应分析

基于已建立的弹性地基上不可伸长梁的非线性动力学模型,本文针对简谐横向荷载作用下梁的1/2次亚谐共振响应进行研究。利用弹性地基梁的非线性运动方程和多尺度方法,求得梁1/2次亚谐共振响应的二次近似解。进而,运用幅频响应曲线对梁的亚谐共振响应进行研究,并分析了边界条件、地基模型、Winkler参数等对梁非线性共振响应的影响。结果表明:三参数地基模型中弹性层的引入对其支承梁的亚谐共振响应影响显著;临界激励幅值决定了弹性地基梁1/2次亚谐共振响应非平凡解的存在性;梁端约束条件在一定程上改变了Winkler参数对梁非线性动力响应的作用效应。     

Winkler地基上有限长梁联合共振分析

为进一步完善弹性地基上梁的非线性振动理论以及满足实际工程的需要,本文对三种联合共振情况进行了研究。文中基于已建立的Winkler地基上有限长梁的非线性振动方程,运用Galerkin离散法以及多尺度法推导其稳态运动方程组,分析了主/次联合共振时,结构参数及初始条件对系统幅频响应曲线、调谐-相位曲线的影响,初步探讨了主/超联合共振、次/超联合共振的基本性质。研究结果表明:当且仅当两个激励频率是可公度关系时,联合共振才存在稳态响应;对于一个给定的调谐参数,系统最多存在七个解,而解的最终形式是由初始条件决定;系统参数及初始条件的微小变动,可能会激烈地改变系统的响应;工程中为了较好地抑制结构的振动,必须选择合适的方法提高系统的刚度。     

结构-地基体系水平与扭转位移耦合效应研究

采用动力理论对地基-结构非线性相互作用体系的振动方程进行了定性分析.基于多线性随动强化模型,采用非线性有限元法求解了基础和地基土之间的水平刚度与摇摆刚度,建立了结构-地基非线性相互作用体系的力学模型.利用拉格朗日能量法推导了结构水平位移和扭转相耦合的振动方程.采用多尺度法研究了结构-地基相互作用体系的主共振.通过分析不...     

Winkler地基上有限长梁的组合共振响应分析

基于Winkler地基模型及Euler-Bernoulli梁理论,建立了两个横向激励共同作用下Winkler地基上有限长梁的组合共振模型,运用Galerkin方法和多尺度方法求得组合共振幅频响应方程,进而研究地基刚度、弹性模量、黏滞阻尼、外激励幅值等主要参数对其幅频响应曲线的影响。研究结果表明:增大地基刚度、弹性模量、黏滞阻尼或减小外激励幅值均可减小梁的响应幅值。黏滞阻尼的变化对影响的共振区域并无影响。     

常摩擦TMD地震控制效果的理论和实验研究

在TMD中采用摩擦阻尼代替传统的粘滞阻尼,可有效降低TMD的造价,从而促进其推广应用。但摩擦元件是非线性的,给摩擦TMD分析和设计造成了一定的困难。为了研究常摩擦TMD地震控制的特点和规律,文中采用时程分析法进行了简谐激励和地震激励下摩擦TMD对单自由度结构响应控制的理论分析;在理论分析结果的指导下,进行了单自由度主结构和摩擦TMD系统在简谐激励和地震激励下的振动台试验。理论分析和试验结果表明:除了频率比和质量比的影响,摩擦TMD的控制效果和摩擦力大小、激励幅值有关,只要参数设置合适,其控制效果是令人满意的;在设计摩擦TMD时要针对激励大小、目标控制效率进行具体分析。     

地基-非线性结构相互作用体系的 超谐和亚谐振动

本文对上部结构的以线型恢复力进行最小二乘法拟合，得到类似于Duffing振子的恢复力曲线模型，地基上简化为集中参数模型，运用多尺度法研究地基－结构相互作用体系在强激励下当频率接近结构的三分之一固有频率（超谐共振），三倍固有频率（亚谐共振）时的非线性动力行为，并通过算例得到了异频振动时一些有益的结论。     

地基-非线性结构相互作用空间效应的超谐和亚谐共振研究

建立了考虑空间效应的无质量基础-地基-结构相互作用模型,将模型简化为三个自由度体系,得到了考虑结构水平侧移和扭转位移相耦合的振动方程,用多尺度法研究了体系在强激励下的超谐共振和亚谐共振行为,通过算例分析得到了一些不同于线性体系的结论,为结构非线性分析提供了更深刻的理论依据。     

简谐横荷载作用下Winkler地基上有限长梁1/3次亚谐共振分析

基于Winkler地基模型及Euler - Bernoulli梁理论,建立了Winkler地基上有限长梁的非线性运动方程.运用Galerkin方法对运动方程进行一阶模态截断,得到离散的非线性振动方程,利用多尺度法求得该系统1/3次亚谐共振的一阶近似解.分析了长细比、弹性模量、地基刚度、阻尼、密度等参数对其亚谐共振幅频响...     

Transverse free vibration analysis of a tapered Timoshenko beam on visco-Pasternak foundations using the interpolating matrix method

The characteristics of transverse free vibration of a tapered Timoshenko beam under an axially conservative compression resting on visco-Pasternak foundations are investigated by the interpolating matrix method. The research is executed in view of a three-parameter foundation which includes the effects of the Winkler coefficient, Pasternak coefficient and damping coefficient of the elastic medium. The governing equations of free vibration of a non-prismatic Timoshenko beam under an axially conservative force resting on visco-Pasternak foundations are transformed into ordinary differential equations with variable coefficients in light of the bending rotation angle and transverse displacement. All the natural frequencies orders together with the corresponding mode shapes of the beam are calculated at the same time, and a good convergence and accuracy of the proposed method is verified through two numerical examples. The influences of foundation mechanical characteristics together with rotary inertia and shear deformation on natural frequencies of the beam with different taper ratios are analyzed. A comprehensive parametric numerical study is carried out emphasizing the primary parameters that describe the dynamic property of the beam.     

Dynamic analysis of offshore wind turbine in clay considering soil–monopile–tower interaction

A comprehensive study is performed on the dynamic behavior of offshore wind turbine (OWT) structure supported on monopile foundation in clay. The system is modeled using a beam on nonlinear Winkler foundation model. Soil resistance is modeled using American Petroleum Institute based cyclic p–y and t–z curves. Dynamic analysis is carried out in time domain using finite element method considering wind and wave loads. Several parameters, such as soil–monopile–tower interaction, rotor and wave frequencies, wind and wave loading parameters, and length, diameter and thickness of monopile affecting the dynamic characteristics of OWT system and the responses are investigated. The study shows soil–monopile–tower interaction increases response of tower and monopile. Soil nonlinearity increases the system response at higher wind speed. Rotor frequency is found to have dominant role than blade passing frequency and wave frequency. Magnitude of wave load is important for design rather than resonance from wave frequency.     

桩土相互作用分析中的动力Winkler模型研究评述

Winkler地基梁集中参数模型在桩一土动力相互作用分析中得到了普遍应用,在现有研究成果的基础上,对桩一土相互作用分析中的动力Winkler模型进行了较全面的综述,指出了各种模型的优缺点,并对有待于深入探讨的问题及发展动向进行了简要评述,为今后深入研究提供了基础。     

考虑水平力作用的弹性地基梁位移及内力解析解

考虑水平力作用下弹性地基梁受力特点,针对Winkler地基模型不能考虑梁底面间与地基切向相互作用的不足,在地基与梁体接触面上引入一系列各自独立的水平弹簧。假定弹簧反力与梁底和地基间的切向相对位移成正比,根据弹性力学基本原理,结合小变形条件下梁体几何方程和线弹性本构关系,建立力学分析模型,导出基本微分方程组并利用微分算子级数法进行求解,获得了考虑水平力作用时地基梁位移及内力解析解。最后通过实例分析,验证了该解析解的正确性和合理性,并对切向地基反力系数等影响因素进行了探讨。其结果可为工程设计提供借鉴参考。     

Analysis of wave propagation in a plate resting on a Winkler foundation with a sample application to vibration control

A variational statement in the field of complex numbers and its semi-analytical solution are presented to study the wave propagation in plates resting on a Winkler foundation. The method and its computer program are verified by comparison with the available results for a freely supported plate and performing a time domain analysis for a plate-Winkler foundation system. A variety of wave propagation phenomena is observed, and useful information can be extracted from the results. The foundation is found to act as a low frequency band-stop filter for flexural modes, and a stiffer foundation leads to wider widths of these stop bands. As a sample application, a barrier design for controlling flexural motions in the system is proposed. The effectiveness of the design is also demonstrated.