线性与立方恢复力等效模型的适用性研究

基于方程差的均方最小准则,探讨了硬弹簧杜芬系统高斯白噪声作用稳态位移响应的线性与立方恢复力等效模型的适用性。结果表明:等效化误差率取决于相对刚度硬化系数η;随着η的增加,线性化等效模型预测精度下降而立方恢复力等效模型预测精度提高;η具有一个临界值η=0;η=η0时,线性与立方恢复力等效模型具有相同的预测精度而在η>η0 情况下,立方恢复力等效模型优于线性化模型。     

滑动隔震结构的非线性动力可靠性分析

利用等效非线性系统法得到了滑移隔震结构在高斯白噪声作用下位移与速度响应联合概率密度函数的解析式,并在此基础上进行了滑移体系的动力可靠性分析.     

基底滑移隔震刚性结构的随机滑移反应和可靠性分析

本文使用Fokker-Planck方程,给出了基底可滑移刚体在高斯白噪声扰动作用下的滑动速度概率密度函数。利用等效线性化方法,求得了基底可滑移刚体在有限带宽白噪声扰动作用下的均方滑动位移反应和均方滑动速度反应。进而给出了基底滑移隔震刚性房屋滑离基础的滑离概率,并导出了基础附加宽度的计算公式。     

高斯白噪声作用下刚性滑移结构稳态响应的概率密度函数

利用能量包线随机平均法，导出了库伦滑动摩擦刚性结构在高斯白噪声地面作用下响应的稳态联合概率密度函数的解析解，它与文献[2]的等效非线性系统法所得之解完全相同。与蒙特卡洛模拟结果对比表明，当库伦阻尼较小时，该解析解能够满意地预测研究系统响应的概率分布。     

基于动力可靠性分析的滑移隔震体系的优化设计

本文探讨了滑移隔震体系在零均值高斯白噪声地震作用下的优化设计问题,首先利用编译等效线性化方法并按首次超超损坏泊松过程模型的双壁问题得到质点的滑移可靠性函数,然后采用拉格朗日乘子法进行了该滑移隔震体系基于动力可靠性分析的优化设计。     

剪力墙的等效周期和等效阻尼比研究

结构弹塑性反应可用等效线性化方法中的等效刚度和等效阻尼比进行计算。为研究钢筋混凝土剪力墙的等效刚度和等效阻尼比,通过分析剪力墙的力-位移简化四折线滞回模型,推导了其屈服点和峰值点的等效刚度、等效周期和等效阻尼比的计算公式。为验证其准确性和适用性,采用提出的峰值点等效刚度、等效阻尼比公式和FEMA 440建议的公式,分别计算了42片钢筋混凝土剪力墙试件的等效刚度和等效阻尼比,并进行了对比分析。结果表明:提出的计算公式和FEMA 440建议的公式所得到的等效周期和等效阻尼比值与试验值比较吻合,因此,所提出的计算剪力墙的等效周期和等效阻尼比的公式较为合理。     

摩擦摆系统稳态随机响应预测

摩擦摆系统（ＦＰＳ）的微幅振动方程,运用等效非线性系统法预测了ＦＰＳ系统对高期白噪声激励的稳态随机响应,所得解析结果表明,体系滑动转角和速度响应具有复杂的非高斯分布特征。     

两结构高效阻尼控制系统随机动力反应分析

对由高效阻尼装置(HEDMS)连接的两单自由度相邻结构在过滤白噪声激励下的相对位移响应进行了随机分析。在对阻尼装置滞变位移等价线性化的基础上，采用虚拟激励法计算结构响应的谱密度和互谱密度，研究了该阻尼装置各参数对位移响应方差的影响以及该装置的适用范围。     

隔震结构"小震不坏"的动力可靠度分析

本文探讨叠层橡胶隔震体系在“小震不坏”条件下的动力可靠度分析。基于等效线性化的隔震工程设计参数,建立非比例阻尼隔震结构模型。采用双过滤白噪声功率谱模型描述地震动,并用林家浩虚拟激励法进行随机响应分析。以各层的最大层间位移响应作为控制指标,取结构的弹性位移限值作为位移极限值,建立功能状态方程。根据一次二阶矩方法,用串联模式计算体系的总体可靠度。文末选用了一个7层隔震框架作为数值算例,探讨了隔震阻尼、寒冷环境、节点构造误差所引起的隔震层刚度上升,以及场地土类别等对体系动力可靠性的影响。     

随机结构动力可靠度估计算法的对比分析

对比分析了随机结构动力可靠度计算的三种估计算法.渐进展开法是基于Laplace算法对概率积分进行渐进估计的,此法通过计算最大被积分式值对应点,并将其代入概率积分的渐进估计表达式求解失效概率.由于概率积分的主要贡献来自于最大被积分式值对应点的周围,因此本文的重要抽样法假定重要抽样函数的最大似然值等于最大被积分式值对应点值.极值分布-泰勒展开法首先通过结构随机参数的极值分布函数给出失效概率的表达式,随后利用泰勒展开法对失效概率进行估计,其中采用中心差分法对极值分布函数的梯度进行估算.最后应用三种算法和Monte Carlo法对受高斯白噪声激励作用的单自由度随机结构进行了计算,结果表明三种方法不但运算简便,而且对比Monte Carlo法计算效率有显著提高.     

非线性体系受平稳随机荷载的首次通过问题

本文提出了一种计算微阻尼、弱非线性体系受平稳宽频带随机过程干扰时,平稳和非平稳包络反应首通概率的近似解析方法。在等价线性化方法的基础上,用一维MapKon过程代替描述包络反应过程的微分方程,用摄动法求解修改的(向后)方程。得到了首通概率的解析解。作为例子,把本文提出的方法用于Duffing型体系,并把理论结果与数字模拟结果进行了比较。     

摩擦基底隔震刚性结构滑移反应谱的确定

将地震地面运动模拟成均值为零的两次过滤Ｇａｕｓｓ白噪声过程,使用等效线性化方法获得了摩擦基底隔震刚性结构在地震作用下的均方滑动位移和速度反应。然后,给出了这种结构的最大滑移反应的均值和标准差,并给出了这种结构的滑移反应谱。     

隔震减震主次结构体系非线性随机地震反应分析

为研究隔震、减震装置非线性恢复力特性对2自由度主次结构体系均方根位移反应的影响规律,以隔震、减震装置微分型恢复力模式的滞回参数为变量,地震地面运动模拟成高斯白噪声过程,利用等效线性化方法得到主体结构和二次结构均方根位移反应的表达式.分析表明,主体结构隔震装置非线性恢复力特征对主、次结构的均方根位移反应的影响占主导地位;隔震、减震装置的恢复力特征产生适度非线性有利于减小主、次结构的均方根位移反应.     

非线性多自由度体系在平稳随机荷载作用下的动力可靠性分析

本文在等价线性化法的基础上提出了一种用振型分解法分析小阻尼、弱非线性多自由度体系受平稳高斯宽频带随机荷载作用的动力可靠性的完整的解析方法。先在平稳高斯白噪声的荷载条件下证明了等价正规反应是近似独立的,并由此求出正规反应的联合概率密度函数,建立了确定等价阻尼和等价固有圆频率的公式;进一步求出体系质点相对位移及其导数的联合概率密度函数后,提出了一种基于首通破坏机制和“最弱链环”(weakest link)模型的非线性多自由度体系的动力可靠性的计算方法,求出了以质点相对位移量为界限的非线性多自由度体系的平稳反应的动力可靠性的解析表达式。其次,把上述方法推广到了荷载是平稳高斯宽频带过程的情况。最后把本文提出的理论应用到了拟线性多自由度体系。对于两个自由度的情况求出了数字结果,并与Monte Carlo模拟结果进行了比较,验证了本文提出的方法的正确性。在结论中还指出了本文的方法用来处理过渡反应时应该注意的一些问题。     

基于黏弹性边界的地下隧道非线性地震响应分析模型

采用黏弹性边界方法和地震动输入等效节点力方法模拟半无限场地的地震激励,结合通用有限元软件ANSYS,建立地下隧道地震响应分析模型。模型采用等效线性化方法模拟土体非线性,采用瑞利阻尼和材料阻尼相结合方法模拟土体阻尼,分别考虑衬砌中混凝土和钢筋的非线性,以及衬砌和土体之间的接触。通过与文献比较,对整体模型的精度进行验证,并以天津市深厚覆盖层场地中某地铁双隧道为例进行非线性地震响应分析。研究表明,隧道间距较小时隧道之间存在显著相互作用,非线性地震动应力显著增大。本文模型可用于地下隧道一类结构的抗震验算分析。     

基于黏弹性边界的地下隧道非线性地震响应分析模型

采用黏弹性边界方法和地震动输入等效节点力方法模拟半无限场地的地震激励,结合通用有限元软件ANSYS,建立地下隧道地震响应分析模型。模型采用等效线性化方法模拟土体非线性,采用瑞利阻尼和材料阻尼相结合方法模拟土体阻尼,分别考虑衬砌中混凝土和钢筋的非线性,以及衬砌和土体之间的接触。通过与文献比较,对整体模型的精度进行验证,并以天津市深厚覆盖层场地中某地铁双隧道为例进行非线性地震响应分析。研究表明,隧道间距较小时隧道之间存在显著相互作用,非线性地震动应力显著增大。本文模型可用于地下隧道一类结构的抗震验算分析。     

平稳随机激励下随机结构非线性动力响应分析

为了在结构强震灾变过程模拟中正确反映结构参数的随机性并准确界定结构失效模式,提出一种平稳随机激励下随机结构非线性动力响应分析的简化方法.首先运用点估计法将复合非线性随机系统转化为一系列平稳随机激励下的确定性非线性结构,然后再应用成熟的等效线性化方法计算出平稳随机激励下非线性结构动力响应的各阶矩.文末进行了算例分析与验证...     

下辽河地区典型土层地震反应时域和频域方法对比

为了解决一维频域等效线性化方法在计算下辽河地区深覆盖场地地震反应时不够准确这一问题,本文采用一维时域非线性计算程序DEEPSOIL对该地区典型土层地震反应进行计算,并将结果进行对比分析。研究结果表明,在大震情况下,时域非线性方法有效地避免了等效线性化方法加速度峰值不合理和特征周期值偏高的现象。用时域非线性方法计算该类型场地大震情况,结果更加合理。     

基于正交试验法的随机地震响应的参数分析

考虑地震的随机性和土体的非线性,引入粘弹性边界和正交试验法,提出了一种在谐响应分析中直接输入加速度的加载方式,建立了基于虚拟激励法、等效线性化法和确定性动力有限元法相结合的非线性桩-土体系的随机地震响应的参数敏感性分析方法.研究了桩土模量比、地震动输入水平、桩的长径比等无量纲参数对随机响应的影响.结果表明:桩土模量比是最敏感的因素.     

分析湖相淤泥质软土对建筑抗震设计的影响

湖相沉积软土在我国普遍分布,建筑的抗震设计参数与场地的土体类型有很大关系,湖相沉积软土在地震波作用时,土体应力-位移响应进入大的非线性范围,常用的等效线性化方法会严重低估地表的峰值加速度,对建筑的抗震非常不利。利用时域直接积分方法对含湖相淤泥质软土的工程场地进行了土层计算并进行了对比。与等效线性化方法比较发现,在大震作用下,土体可能进入大的非线性范围,等效线性化将不再适用。在此基础上,给出了确定含湖相软土的工程场地设计地震动参数的处理建议。