某悬索桥振动特性现场测试及数值模拟

振动频率是结构的固有特性,由结构材料和构造所决定,是结构设计阶段验算的重要参数。结构现场振动频率的测试结果既可用来校核设计质量也可作为结构健康诊断的重要依据。通过脉动和人工激励,获得了某悬索跨越结构整体前三阶振动频率,同时依据结构健康诊断的对称信号法,测试了主索、锚固索等局部结构的振动频率。测试结果与模型实验和有限元分析结果接近,并且证明对称的局部结构具有对称的振动频率。     

一种光纤传感式油气探测地震检波器探头

高灵敏度波动和振动传感器是目前油气探测急需的关键技术之一.本文设计了一种光纤Bragg光栅(FBG)型波动和振动传感探头,分析了其工作参数和传感优势,给出了这种新型地震检波器探头结构的有限元分析结果和实验室振动测试结果.结果表明,这种检波器探头有较好的频率响应,测试性能稳定,此结构具有很高的灵敏度放大作用.     

结构振动阻尼理论模型探究及实验分析

阻尼是结构的重要动力特性之一,是结构抗震分析中的重要因素,但出于简单易行的考虑,现行阻尼理论多采用或简化为黏滞阻尼理论。本文对结构振动中的阻尼理论在综合分析的基础上提出了一种新的加速度阻尼模型,经过理论推导、模型振动实验和数据分析,验证了这种阻尼理论的合理性与可行性,弥补了黏滞阻尼理论在物理学解释与实际应用时的不足,并且在一定程度上简化了工程应用中的振型分解法。     

基于时域相关分析的结构损伤指数

阐述了一种基于时域相关分析的结构损伤指数,并进行了该指数的实验研究,目的是探讨一种对损伤敏感的损伤识别方法。试验模型为具有4根柱子的2层钢框架,模型通过底部4根桩埋在土壤里。在底层柱顶端设置缺口代表损伤,设计了2种损伤,有限元数值模拟分析得到的基频变化率分别为0.42%和0.94%。采用激振器对底板进行正弦激励,激励频率为25Hz。利用顶板和中板响应计算该损伤指数,绘制了损伤指数及其变化率与结构损伤程度的关系曲线。结果显示,该指数对损伤敏感,具有进行损伤判定与标定的潜力。     

拉索式旋转电涡流阻尼器的理论模型及频域响应分析

惯容器是一种新型的振动控制装置,该装置可以将螺杆的轴向运动转换为黏滞材料和旋转质量的高速旋转运动,使阻尼器的阻尼效应和质量效应得到放大。基于惯容器原理以及电涡流原理,提出一种新型的拉索式旋转电涡流阻尼器,为结构被动控制提供了新的设计思路。为研究这种新型惯容系统的减振机理,对安装拉索式旋转电涡流阻尼器单层框架的力学模型进行了探讨。推导出了配置惯容系统单质点体系的动力表达式,并基于此表达式探讨在频域内该惯容系统关键参数对单质点体系位移、速度和加速度响应的影响。结果表明:这种拉索式旋转电涡流阻尼器可以起到放大质量的效果,惯容系统可以有效地减少单质点体系的位移、速度和加速度响应幅值。     

低频激振器楼面激振试验研究

本文对一座六层双向单跨的1:4钢框架模型进行土槽中低频激振器楼面激振试验,根据牛顿第二定律和作用力与反作用力原理,将激振器输出的信号转化为作用在结构上的动力作用,研究上部动力荷载作用下土与结构的动力相互作用。对采集的信号进行频谱分析和时域分析,研究体系的基频和模型顶层的加速度和位移反应,并与刚性地基上的结果进行比较。结果表明,土与结构的相互作用能有效降低体系的动力反应。考虑SSI效应时,大刚度结构对顶层加速度的削弱及位移的放大可能小于小刚度结构,这种削弱作用的大小主要是由结构的刚重比来决定。     

基于TS模型的结构振动模糊控制方法

将TS模糊控制模型用于结构振动控制中,提出了一种新型的模糊控制器。利用传统LQR控制算法确定TS模糊控制器的参数,提出一种新的形成模糊控制规则的方法,克服了TS模糊控制器参数较多,规则难以确定的缺点;并结合一座三层钢框架模型,进行仿真分析,验证了提出的方法的有效性。     

光纤布拉格光栅地震检波器的实验研究

光纤布拉格光栅(FBG)是一种新型的传感元件,具有分辨率高、精度高、抗电磁干扰能力强、频带宽等优点.本文以光纤布拉格光栅为敏感元件,设计并制作了一种地震检波器,建立了地震检波器的力学模型,并推导出地震检波器固有频率和灵敏度的理论公式.理论分析了影响地震检波器动态特性的因素,并进行实验对该FBG地震检波器的性能进行研究,实验结果表明:该FBG地震检波器在5～55Hz的振动频率范围内,具有良好的线性响应,而且输出稳定、灵敏度高,适用于地震勘探.     

柔性控制抗震建筑新体系

本文提出了一种柔性控制抗震建筑新体系。它是以作者研制的液体-质量振动控制系统(HMS)施加于建筑物的柔性层而构成的抗震建筑体系。这种受控抗震建筑可以显著地减小地震输入,增加结构的附加阻尼,有效地控制结构的地震反应。对五层铜框架模型的振动台试验和理论分析表明,HMS是一种非常有效的振动控制系统,这种控制抗震建筑体系具有广泛的应用前景。     

基于高阶局部模态的弹性地基上框架结构物理参数识别研究

利用框架结构的整体振动模态信息进行局部损伤的判别具有明显的局限性。高阶模态逐渐被人们认识并用来进行局部物理参数识别并用来进行损伤判别。本文以弹性地基上独立基础的框架结构底层柱为研究对象,利用增加的质量块对柱子进行局部损伤的制造,利用脉冲锤击法和激振器扫频实验进行高阶模态对比测试,利用PolyMAX模态分析方法进行损伤前后高阶模态的识别,发现了“高灵敏度高阶模态”的存在。最后通过两端约束Euler梁的计算模型,通过高阶模态来识别物理参数以及地基参数,其中物理参数结果具有较好的可靠性。     

基于工业CT的压力管道在线测厚仪研制

目的：本文针对我国压力管道检测技术的现状,基于透射式工业CT的基本原理,研制开发了一种新型的便携式压力管道在线测厚仪。方法：文中简要阐述了该仪器的具体结构设计,给出了实验室标定实验和管道验证实验的实验数据;结果：实验结果表明用该仪器对实际管道的检测结果是非常精确的,误差在允许的范围之内。结论：该仪器具有结构简单、使用方便、测量精确、反应速度快、安全可靠等优点。     

地铁隧道-地层动力相互作用模型试验参数设计

以西安地铁2号线为研究原型,根据模型试验相似准则,设计了列车荷载作用下地裂缝-地铁隧道-地层动力相互作用试验模型。根据试验需求及场地条件,确定采用模型试验箱进行试验,模型试验箱考虑了地铁隧道与地裂缝的不同交角,可以分别模拟地铁隧道与地裂缝呈90°正交、60°斜交、30°斜交的情况,同时,试验采用激振器模拟了不同频率的车辆振动荷载。根据相似原理,合理确定了几何参数、地铁隧道及围岩材料参数、动力加载方式及动力试验参数,以期通过模型试验来研究地铁隧道-地裂缝-地层在列车振动荷载作用下的动力响应规律,为列车振动控制措施研究提供参考。     

双磁场控制的磁流变减震结构振动台试验研究

传统磁流变减隔振器通常由线圈持续供电,不仅增大耗能,也会减少器件的使用寿命。基于磁流变凝胶(MRG)的剪切工作原理,运用剪切型结构设计一种新型磁流变凝胶减震装置,采用永磁体和线圈共同控制磁场大小和方向,通过改变磁流变凝胶的磁化程度实现阻尼力大小的控制。将该装置安装在一2层钢框架结构模型的底层,采用恒定电流控制法开展磁流变减震结构振动台试验研究,分析不同电流下减震结构系统对不同地震波的振动控制效果。试验结果表明：该磁流变凝胶减震装置能够显著降低结构的动力响应,对于不同的地震波其减震效果有所差异,随着峰值加速度的增加其减震效果有所下降。     

柔性救援机器人的开发和混合力/位置控制

灾难发生后,在废墟中执行搜救任务需要具有细长和柔韧结构的救援机器人,以适应废墟下的复杂结构。本文介绍了一种具有细长和灵活体型的新型腱鞘驱动的柔性救援机器人的结构设计和系统组成。本文提出的机器人可以钻入救援人员和传统的刚性机器人无法进入的狭窄空间或有毒环境。本文分析讨论了带有集成定位和施力监视能力的柔性夹持器的自传感校准、动态建模和混合力/位置控制轨迹。为了在运行过程中调节夹持器的位移和夹紧力,本文提出了一种基于级联比例—积分—微分(PID)控制器和模糊滑模控制器(FSMC)的混合力/位置控制策略。建立了主要由伺服电机、腱鞘传动部件、柔性夹持器和实时控制系统组成的实验装置,用于校准应变式传感器并识别动态模型参数。开展了涉及力跟踪实验、位置跟踪实验和目标抓取实验的进一步实验研究。实验结果证明了所开发的自传感方法和控制策略在救援行动中的有效性。     

研究弹性体振动的一种模型试验方法——直接摄影法

本文介绍一种简便易行的动力模型试验方法——直接摄影法,它具有直观性强、振动图形一目了然的特点。应用这种方法曾成功地测定了拱坝、重力坝等大体积弹性建筑物的各阶频率、振型并据以计算振型应力。文中给出了分析实验结果的方法,并探讨了模型材料的泊松比和可能存在的几何非线性因素对振动频率和振型的影响及其改正方法。     

基于ETABS的钢筋混凝土框架与楼梯共同工作性能分析

本文利用大型结构分析软件ETABS设计了4种包含和不包含楼梯的钢筋混凝土框架计算模型,分别采用底部剪力法、反应谱法和时程分析法对各模型进行了弹性阶段地震反应特性对比计算分析.结果显示:楼梯参与结构整体计算后,结构出现抗侧刚度明显增加、结构扭转振动显著、梯间框架柱剪力突变等现象;建议结构设计时采用包含楼梯的层间结构计算模型(M-4),使用振型分解反应谱法进行结构抗震分析计算.     

日本建筑结构隔震减震研究新进展

本文介绍了日本在建筑结构隔震，减震研究方面取得的几项新进展，其中基础隔震板片结构体系是一种新型隔震结构体系，纳米结晶锌铝合金振动控制阻尼器是一种取得专利的新型减震阻尼器，无粘结钢支撑体系是一种比较新颖的减震支撑体系，跷摆振动控制设计是一个新颖的减震设计概念。     

高层建筑在连续振动下的壁板结构失稳定BIM模型设计

为了提高高层建筑壁板结构的抗震性,需设计高层建筑在连续振动下的壁板结构失稳定BIM模型。应用软件:通过Revit塑造高层建筑模型和结构模型,结合SAP2000建模性能塑造高层建筑结构的有限元实体模型,实现高层建筑模型的转换,设计BIM模型的IFOD软件总体结构,实现BIM模型的智能化管理。参数:在BIM模型的基础上,分析了连续振动下高层建筑壁板结构风致响应,给出高层建筑壁板结构的平均风响应、脉动风响应,得出高层建筑壁板结构位移,实现了高层建筑在连续振动下的壁板结构稳定性分析。实验:实验结果说明,所设计BIM模型可对连续振动下的高层建筑加速度时程以及位移时程进行准确分析,且相比传统方法,本文方法对高层建筑在连续振动下的壁板结构是否失稳判断结果比较准确。     

地裂缝-隧道-围岩动力相互作用模型试验研究

为了研究在地铁列车振动荷载情况下盾构隧道-地裂缝-围岩相互耦合作用下的场地灾害效应,从西安地裂缝地质环境和西安地铁2号线的实际工程背景出发,采用相似理论设计了相似比例尺为1∶5的物理模型试验,对盾构隧道、围岩材料、地裂缝等进行了合理设计。基于偏心块的振动原理,课题组自主研发了列车激振器来模拟地铁列车荷载,激振方式采用移动荷载激振方式,分析在不同列车车速和激振频率下地裂缝两侧土体的加速度变化情况,以此来研究地铁隧道-地裂缝-围岩系统在地铁振动荷载作用下的动力响应规律。结果表明,列车振动向下传播时振动衰减的幅度要小于向上传播衰减的幅度,由此为实际工程中减少地铁振动灾害效应技术的发展提供了理论支撑。     

基于卡尔曼滤波的振动台子结构试验方法研究

振动台子结构试验是一种有效的实时结构混合试验方法,持续受到国内外学者的关注。利用振动台和其它加载装置进行联合加载,从而提升和扩展振动台的加载能力,实现大比例甚至足尺结构试验的目的。基于主动质量驱动器(AMD)加载方法的振动台子结构试验中,在试验子结构和数值子结构完全拆分的情况下,无论采用位移PID还是三参量控制,在界面加速度输入情况下AMD系统在3～5 min后会产生失稳现象,通过调整控制增益、对加速度反馈信号进行滤波无法消除这种现象。在加速度传感器噪声的影响下,子结构试验系统无法保持长期稳定,通过数值仿真表明现有的时滞补偿算法也无法消除这种失稳现象。考虑这种情况,将卡尔曼滤波引入界面加速度的量测环节,通过整体结构模型求得的界面加速度对实测界面加速度进行修正,从而提升了振动台子结构试验的系统稳定性和试验精度。数值仿真结果表明,通过设置合理的卡尔曼滤波参数,可以抑制加速度传感器随机噪声对子结构试验精度的影响,系统时滞稳定性也得到显著改善。文中的研究结果为振动台子结构试验的成功实施提供了一种可行的解决方案。