结构振动模态分析的Wilson—Ritz向量法

本文讨论了应用Wilson-Ritz向量法分析结构模态特性所遇到的一个基本问题——如何定义荷载分布向量,并在Rayleigh原理的基础上,介绍获取Ritz向量的迭代计算公式。算例表明,应用本文建议的方法能有效地提高大型结构振动模态分析的计算效率,且能避免Wilson-Ritz法中易于丢失低阶模态特性的不足之处。     

考虑弯曲刚度的悬索面内自由振动解析解

对索的准确模拟有时应考虑弯曲刚度的影响.在已有研究基础上,考虑弯曲刚度对悬索静力构形的影响,分别推导了两端固结和两端铰接边界条件下水平悬索面内自由振动的解析解,并修正了已有文献中的不足之处,该解在理论上较已有解析解更为准确,它可看作是已有文献在均匀索情况下的解析解.本文推导的解析解具有一定的理论意义.     

利用二维谱分析井径变化对声波测井响应的影响

本文简要介绍了井孔声场二维谱的计算方法,实现了对不同井径井孔中的声场二维谱和声场模拟计算,得到了不同井径井孔声场二维谱的分布图以及声压波形图.通过对不同井径井孔中声场二维谱的特征分析,讨论了不同井孔中的声波场中的纵波、横波以及各种模式波的特征.通过对比二维谱可以明显地看出纵波、横波以及各种模式波均受井径变化的影响.实践证明井孔声场二维谱能够直观地显示出不同井径中声场传播的特征.     

全埋入单桩基础横向振动模态正交性研究

采用Timoshenko梁模型作为挠曲波在全埋入单桩基础中的传播模型,根据频域中全埋入单桩基础横向振动时的运动微分方程,结合各节点的力平衡、位移协调方程及局部对偶坐标系中内力及位移的对偶变换关系,严格推导全埋入单桩基础横向振动的模态正交性条件。以回传射线矩阵法为基础,求解全埋入单桩基础横向振动的自振频率、衰减系数及不同自振频率所对应的模态,并通过具体算例验证全埋入单桩基础横向振动模态的正交性条件公式推导的正确性。     

拟协调四节点板弯曲单元在薄板振动分析中的应用

本文以文〔１〕构造的拟协调板弯曲单元为基础，横向剪切应变假设中采用沿厚度二次分布，将其应用于薄板固有振动分析，求解前ｎ阶固有频率，结果表明该单元具有良好的数值特性。     

工程振动测试技术中实验模态分析方法的改进

实验模态分析是工程振动测试技术的基本任务之一。现有的工程振动测试技术教材通常采用频响函数的幅频曲线或者功率谱曲线,通过寻找局部峰值来实现模态参数的识别。该方法原理简单,计算方便,但是通常只能识别前几阶模态参数,而且由于受到分辨率的影响,会带来一定的识别误差。通过将现在广泛应用于环境激励下的随机子空间法加以改进,应用于一般激励下的模态参数识别;构建Hankel矩阵和Toeplitz矩阵,进行奇异值分解,并重构更稳定的结构状态矩阵,形成稳态图来识别结构的模态参数;以一个七层框架结构的数值模拟和一个实验室测试的简支钢梁为例演示了该方法。相比于传统实验模态参数识别方法,改进的方法能识别更高阶的模态参数,而且具有更高的精度,适合编程计算,可作为实验模态分析方法教学的有益补充。     

一种基于圆弧片状压电振子的相控圆弧阵随钻声波测井辐射器

随钻三维反射声波成像测井技术可以实时地对井周围的地层构造和地质体进行成像,为地质导向钻井提供必要的信息,是下一代声波测井技术的发展方向.针对该项技术,提出了一种基于圆弧片状压电振子的相控圆弧阵声波测井辐射器,推导了该辐射器的声学性能在波数-频率域的数学描述,并采用了实轴积分的方法对该辐射器在无限大液体、井旁地层中产生的波场进行了求解.研究结果显示,无论在无限大液体中还是在充液井孔内,该声源均可以向任意方位定向辐射能量,其水平指向性图主瓣明显,旁瓣级低,具有较高的方位分辨率;相控阵技术能够使得即使在较低的频率下,该声源辐射的声场仍具有较好的方位特征;与传统的单极子反射成像技术相比,有希望利用该声源发展一种具有较好的方位分辨能力和更深径向探测深度的随钻反射成像测井方法;与偶极子反射成像技术相比,采用该声源可以在周向上360°范围内确定反射体的方位,能够消除井旁地层界面方位测量的多解性.     

振动压路机地面振动对建筑物的影响

研究了振动压路机的地面振动衰减关系，指出压路机的激振力、振动频率和场地土质条件都是影响振动衰减的重要因素，提出了各类建筑物安全振动速度的标准，评价了振动压路机施工振动对建筑物的影响。     

刚度缺陷弯曲梁的动力特性

采用能量方法研究了含有裂纹缺陷的弯曲梁结构自由振动特性，分析模型为无限自由度的连续体非均匀弹性悬臂梁，裂纹的深度与位置是任意的。由Rayleigh-Ritz方法给出了结构前三阶固有振动频率的数值结果。     

复杂变截面塔式结构振动基频实用算法研究

在Rayleigh能量法和Southwell频率合成法的基础上,以满足边界条件的静挠度函数为位移函数,推导出了底部固定、顶端带有附加质量的变截面塔式结构自振基频解析计算公式.结构的振动基频可表示成由各变形元和惯性元组成的子系统频率的合成.如果塔身截面变化复杂,可以将塔身沿高度方向划分成数个单元,以分段求和取代积分.计算...     

基于环境振动的斜拉桥拉索基频识别

斜拉索是现代斜拉桥最重要的结构构件，索力在斜拉桥的施工控制和长期监测中起着重要作用。振动测试法是斜拉桥索力测定、监测和状态评估中应用最广泛的一种方法。振动法测索力的关键在于准确地识别出索的基频。本文使用自功率谱和倒频谱方法，基于MATLAB平台，开发出了斜拉桥拉索环境振动模态分析图形用户交互(GUI)工具箱，实现了斜拉索基频的快速自动识别。应用本文的方法，对福州青洲闽江主跨605m斜拉桥拉索的环境振动实测加速度数据进行了分析处理，斜拉索基频识别方便直观，结果可靠。     

过渡内蕴模态函数对经验模态分解去噪结果的影响研究及改进算法

经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)是一种具有较大应用潜力的去噪算法.目前,该算法存在的一个较大问题是过渡内蕴模态函数(Intrinsic Mode Function, IMF)中混叠噪声不能有效处理.过渡内蕴模态函数中混叠噪声不易剔除,限制了该算法的应用.本文针对此问题,通过研究过渡IMF的特点,首次提出一种有效去除过渡IMF中混叠噪声的方法.该方法首先对原信号进行一次EMD处理,得到包含过渡IMF的初步去噪结果,并将其与合适的余弦信号结合,改变其包络分布,然后对其结果再次进行EMD处理,仿真实验表明该方法在保留有效信号的同时,可以有效的去除过渡IMF中混叠的噪声,并将该方法用于实际地震资料随机噪声压制,处理效果令人满意.     

静力凝聚技术对输电铁塔整体模态的影响研究

输电塔体系是典型的高柔体系,其整体动力响应与破坏主要由低阶模态控制。如果恰当地判定并忽略某些次要动力自由度而不显著改变输电塔体系的整体低阶模态,就可在保证整体精度和安全性的前提下,大大提高输电塔体系动力响应分析的计算效率。应用静力凝聚技术,对用ANSYS软件建立的输电铁塔原始有限元模型的次要动力自由度进行减缩,得到相应的简化模型。利用ANSYS软件和MATLAB语言编程,对简化前后输电铁塔结构模型分别进行了模态分析和数字地震响应分析。结果表明,采用静力凝聚技术对输电铁塔的原始有限元模型的次要动力自由度进行减缩得到的简化模型是有效的,可用于输电铁塔的动力分析。简化前后输电铁塔模型的前3阶整体模态和顶点位移响应峰值均具有良好的一致性。     

低渗砂泥岩地层的声波测井波形特征

用于低渗砂岩油气开发的压裂需要地层的纵横波时差参数;压裂形成的人工裂缝或砂泥岩中的自然裂缝是油气流入井中的主要通道.声波测井是测量地层的纵横波时差、探测连通裂缝的有效方法.本文给出了新设计的偶极子组合声波测井仪器在低渗砂泥岩地层所测量的波形.新仪器利用声波在井内传播的固有频率设计探头,利用探头阻抗随频率的变化曲线设计匹配电路,有效地提高了声发射功率,在井下采用16位A/D转换器提高了原始波形的采样精度.测量的波形比通常的声波测井波形所含的地层信息丰富.单极子长源距声波测井波形中除了通常的纵、横波和Stoneley波外,还发现了起始于纵波首波的反射波以及随深度改变其到达时间的后续波.通过与其它测井曲线综合对比发现:其反射波与井眼扩径有关,使测量的声波时差加大;后续波在显示地层特征的同时,与横波混叠在一起,使横波时差的提取变得困难.另外,在偶极子所测量的低频波形中也发现了明显的反映地层连通裂缝的反射波,该反射波可以用于指示低渗砂岩地层中的连通裂缝.     

打桩振动对建筑物影响评价方法探讨

打桩振动因其传播过程受到地质结构、地面环境和振动持时等条件影响,导致振动效应差别较大。探讨了打桩振动对建筑物影响的评价标准和评价方法,并结合工程实例,通过调查、分析打桩振动与建筑物破损的相关因素,根据实测场地各方向的振动效应,结合各相关影响因子建立场地的衰减规律,合理地评判了打桩振动影响范围。     

分散滑移模态控制法在高层建筑结构抗震中的应用

分散控制与集中控制策略相比可以提高结构控制系统的可靠性。文中将分散控制和滑移模态控制算法原理相结合,导出分散滑移模态控制(decentralized sliding mode control,DSMC)算法并应用于高层结构振动控制中。该方法是将结构分解为若干个子结构,分别进行滑移模态控制。文中以某20层钢结构Benchmark模型为例,分别进行3个子结构与4个子结构的分散控制数值计算,与线性二次型最优控制(Linear quadratic optimal control,LQR)效果相比,DSMC算法可以有效地抑制结构位移和加速度反应。     

相控线阵声波辐射器在声波测井中应用的可行性分析

通过有限元数值模拟例子,分析了相控线阵的辐射性对声波测井中各种波动模式波的幅度和到达时间等波形特征的影响,以及相控线阵作为声波测井辐射器的可行性.结果表明,只要在相控线阵的各阵元之间施加合适延迟时间的激励信号,就可以调整辐射器的辐射声束的方向,以有利于激发滑行纵波和滑行横波;只要采用相对较低的频率或使用加权相控线阵,就可以增大相控线阵的辐射主瓣角宽,以利于在任意地层有效激励滑行纵波.相控线阵的使用可明显地改善声波测井的测量质量.本文工作为相控线阵声波辐射器在石油勘探中的应用提供了理论依据.     

声波测井资料地质应用的某些实例及探索

本文用正演方法讨论的问题有:声波速度（或声波时差）在断层附近的异常;用声阻抗信息研究生油泥岩的性能;地层压力的估算方法及地层压力数值在研究古地应力场及地质构造中的应用.