非线性能量阱减振的研究进展

结构振动的问题在海洋工程、航空航天和土木工程等领域普遍存在.建筑结构在地震、风等动力荷载作用下,会产生较大的振动响应,影响生活的舒适性,这就使得结构振动控制变得尤为重要.非线性能量阱(NES)具有宽频、频率鲁棒性高、构造简单的优点;文中综述了非线性能量阱(NES)技术在减振中的应用,主要包括非线性能量阱的减振模型、研究...     

CHAMP型卫星定轨顾及非线性改正的轨道扰动方程

本文针对CHAMP型卫星建立了顾及非线性改正的轨道扰动方程定轨理论与方法.首先从卫星运动的二阶微分方程出发,引入了正常引力位以及相应的参考轨道,然后分别推导了线性化轨道扰动方程与顾及非线性改正的轨道扰动方程,同时说明了建立的线性化轨道扰动方程与目前处理CHAMP卫星数据的动力学定轨方法是等价的.其次分别对线性化轨道扰动方程与顾及非线性改正的轨道扰动方程的精度进行了估计,在卫星定位精度为3 cm与非惯性力测量精度为3×10^-10m·s^-2的前提下证明了下列结论：当参考轨道与实际轨道之间的距离ρ≤4.7 m时线性化轨道扰动方程的精度能达到非惯性力的测量精度以及当ρ≤4.14×10³ m时顾及非线性改正的轨道扰动方程能达到非惯性力的测量精度.由此便可得出结论：相对于线性化轨道扰动方程,顾及非线性改正的轨道扰动方程具有更高的精度,且适合在更长的时间弧段上建立关于引力场位系数的法方程组,特别是针对CHAMP卫星计划进行的模拟计算也完全验证了该结论.最后利用叠加原理,给出了顾及非线性改正的轨道扰动方程的求解方法.此外,还针对GRACE卫星计划利用顾及非线性改正的轨道扰动方程进行了恢复引力场的模拟计算,结果表明：分段建立位系数的法方程组时子弧段分别取值2 h、1 d、6 d对恢复引力场的结果几乎不产生影响,这表明在处理GRACE数据时能够以6 d的弧长来建立法方程组.

     

偏心结构减震设计中粘弹性阻尼器的优化布置

偏心结构在地震作用下的扭转效应过大会导致结构抗震性能的退化,加速结构的破坏。为有效控制偏心结构在地震作用下的平扭耦联反应,根据粘弹性阻尼结构的性能与特点,采用3种不同的控制函数对偏心结构进行了阻尼器的优化布置,并以一个6层的偏心结构为例,比较了不同控制函数下结构的减震效果。结果表明,3种不同的目标控制函数均可有效控制偏心结构的平扭耦联效应,减小结构的扭转反应,所得结果可为实际工程粘弹性阻尼器的优化布置提供有益参考。     

非线性黏滞阻尼减震结构基于位移的设计方法

结合我国抗震设计规范,提出非线性黏滞阻尼减震结构基于位移的设计方法.根据减震结构的特点,将其性能划分为使用良好、人身安全和防止倒塌3个水平,并用层间位移角限值予以量化;以简化的方法计算非线性黏滞阻尼器的等效阻尼比.在此基础上将结构转化为等效单自由度体系,利用基于位移的设计方法对非线性黏滞阻尼减震结构进行设计,通过算例,介绍用该方法对框架结构进行非线性黏滞阻尼减震设计的设计过程.实例分析表明,提出的非线性黏滞阻尼减震结构基于位移的设计方法是可行的,并且与时程分析得出的平均结果吻合较好,而且该方法简单实用,便于操作,能够控制减震结构在不同强度水准地震作用下的性能.     

基于能量原理的钢筋混凝土简体结构抗震性能研究

本文通过能量法研究了钢筋混凝土简体结构的抗震性能。文中采用振型分解法按等效单自由度体系求解简体结构的滞回输入能;用pushover法分析了滞回耗能在结构层间的分布规律及结构自身的耗能能力;根据楼层滞回耗能与弹塑性层间位移的关系求出了薄弱层的弹塑性位移。对一高层钢筋混凝土框架-简体结构在7度罕遇地震下的抗震性能进行了评估,通过与非线性动力时程分析的对比,证明了方法的可行性。     

粘滞阻尼耗能连梁的超高层结构减震性能研究

连梁作为剪力墙结构中的抗震第一道防线,其承载力和耗能能力对整体结构的抗震性能有重要影响。本文提出在连梁中附设粘滞阻尼器,利用阻尼器发生竖向剪切变形而耗能。结合实际工程研究粘滞阻尼耗能连梁的性能,采用ETABS和PERFORM-3D软件对粘滞阻尼耗能连梁结构与传统连梁结构进行有限元模拟对比分析,并对粘滞阻尼耗能连梁的各项最优参数进行研究。结果表明:粘滞阻尼耗能连梁充分发挥耗能作用,整体结构具有良好的抗震性能,与传统连梁结构相比,主体结构的弹性耗能得到明显降低。平面布置方式、竖向布置方式、阻尼器参数的选取对附设粘滞阻尼耗能连梁的框架-核心筒结构减震效果影响较大,合理选择这些参数可以使耗能结构减震效果最优。     

考虑轨道约束的连续梁拱桥地震反应及减震控制研究

以一座大跨度单线铁路连续梁拱桥为背景,建立了考虑轨道约束和相邻构件碰撞效应的动力分析模型;通过输入40组水平双向地震动记录进行非线性时程分析,探究轨道约束和拱肋对桥梁地震响应的影响,采用"减震榫-拉索限位器"与"自恢复耗能支撑(SCEDB)-屈曲约束支撑(BRB)"控制水平向地震反应,并对比两种组合减震控制系统的减震效...     

不同起源地磁扰动期间极光沉降能量的统计研究

尽管对极光沉降能量(HP)的研究已经开展很久,但是关于不同行星际扰动源对HP影响的研究仍然很少.本文基于2001—2008年NOAA极轨卫星数据,对三类不同扰动源,即盔状冕流共转相互作用区(CIRs)、伪冕流CIRs和行星际日冕物质抛射(ICMEs)驱动的中等磁暴期间HP的变化进行时序叠加统计分析,讨论了相关太阳风背景参数、地磁活动强度以及耦合函数的有效性;研究了三类磁暴事件期间HP的南北半球不对称性.结果表明,在磁暴之前盔状冕流CIR磁暴的HP明显低于伪冕流CIR磁暴和ICME磁暴,盔状冕流"磁暴前的平静期"与Newell耦合函数关系密切,而与Russell-McPherron效应关系较小.盔状冕流CIR磁暴主相HP高于伪冕流CIR磁暴和ICME磁暴,可能与盔状冕流相应行星际|Bz|和太阳风数密度均较高有关.此外,在Kp≤4时,冬夏季半球HP的差别随着Kp增加而增加,相应的变化规律符合电导率反馈机制的预测;在Kp>4时,盔状冕流磁暴和ICME磁暴冬季半球的HP大于夏季半球的,伪冕流磁暴事件夏季半球的HP大于冬季半球的或与冬季半球的相近.     

基于能量原理的钢筋混凝土筒体结构抗震性能研究

本文通过能量法研究了钢筋混凝土筒体结构的抗震性能。文中采用振型分解法按等效单自由度体系求解筒体结构的滞回输入能;用pushover法分析了滞回耗能在结构层间的分布规律及结构自身的耗能能力;根据楼层滞回耗能与弹塑性层间位移的关系求出了薄弱层的弹塑性位移。对一高层钢筋混凝土框架-筒体结构在7度罕遇地震下的抗震性能进行了评估,通过与非线性动力时程分析的对比,证明了方法的可行性。     

软弱地层综合管廊三维非线性地震反应特性研究

软弱地层综合管廊在强震作用下易发生破坏。考虑土体非线性及水的影响,以苏通GIL综合管廊工程为依托,采用三维线性梁单元模拟螺栓与钢筋,对地震动进行幅值标定,建立三维精细化有限元模型,并根据不同地震动输入方式及强度,从衬砌应力分布、张开量及结构损伤角度分析综合管廊非线性地震反应特性。研究结果表明,45°共轭方向与拱腰位置处管廊受力较大,横向、纵向地震动作用下,随着地震动强度的增加,应力增加明显;横向地震动输入对管廊环间张开量的影响较小,当地震动达到峰值附近时,张开量增长明显,并在一定范围内波动;横向地震动对管廊结构损伤的影响较大,峰值加速度达0.3 g时,管廊内部结构在两端连接处及中间支撑处连接点出现拉压变形。     

连续梁桥减震、隔震体系非线性地震反应分析

本文采用微分型滞回恢复力模式代表桥梁减震,隔震支座的滞回,耗能特性,结合Ｗｉｌｓｏｎ－θ法和四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法编制了桥梁减震,隔震体系非线性地震反应分析程序,并利用程序结合算例分析了减震,隔震支座对连续梁桥的减震效果。     

公路简支梁桥的地震能量响应分析

利用有限元软件SAP2000建立了某公路简支梁桥的有限元模型,以7条典型强震记录为输入,研究了公路简支梁桥的地震能量响应及其分配规律。结果表明:①地基柔性效应对公路简支梁桥的地震能量响应及其分配规律的影响较小;②当场地土质变软时,地震总输入能、结构阻尼耗能和结构阻尼耗能比均呈递增趋势,而结构滞回耗能和结构滞回耗能比则不断减小,即地基土体作为桥梁动力系统的一部分,增大了系统阻尼,并分担了部分非弹性变形;③随着PGA增大,输入结构的地震能量也增加,导致塑性铰的非弹性变形增加,即结构滞回耗能和结构阻尼耗能增大。     

Influence of Nonlinear Processes in Seismic Foci on Released Energy

—The results of the frequency analysis of seismoacoustic elastic waves radiated from the loaded rock sample source models and of rock bursts records are presented. For both categories of study the fundamental symptoms of nonlinear processes in seismic foci were found and demonstrated. Namely, the wave-field modulation (satellites in the spectra), forced synchronisation (spectra simplification and their transformation into a narrow spectral band), frequency shift to lower values and, finally, coherency of radiation. A new method of amplitude-phase distribution is worked out. All this indicates that nonlinear processes can participate in a seismic source during the energy release. Also, the disagreement between the source sizes observed in the nature and computed by means of linear physics, can be explained by self-organising processes.     

基于一种新显式时间积分算法的场地非线性地震反应分析

针对线弹性结构动力学方程,作者已提出一种具有良好稳定性的二阶精度单步显式时间积分算法。本文将该方法推广到求解材料非线性结构动力学方程中,采用带误差控制的修正欧拉算法计算单元应力,提高显式时间积分算法的精度。将求解非线性问题的显式算法应用于地震波垂直入射时非线性地震反应分析中,使用黏性边界模拟场地土层底部半空间基岩的辐射阻尼,并考虑地震动输入。与中心差分法计算结果进行对比,以表明新显式算法的有效性。     

考虑土-结构相互作用的大跨度斜拉桥非线性地震反应分析

运用大型有限元通用软件ANSYS/LS-DYNA及其并行运算功能,进行了考虑土-结构相互作用的大跨度斜拉桥地震反应分析。考虑混凝土、土介质和悬索材料的非线性与考虑材料线弹性的计算结果比较表明,考虑材料非线性情况时,由于进入塑性阶段后的能量耗散,内力比考虑线性情况时小;而进入塑性阶段后,结构刚度变小,运动量要比考虑线性情况时大。     

Seismic Event Location: Nonlinear Inversion Using a Neighbourhood Algorithm

—?A recently developed direct search method for inversion, known as a neighbourhood algorithm (NA), is applied to the hypocentre location problem. Like some previous methods the algorithm uses randomised, or stochastic, sampling of a four-dimensional hypocentral parameter space, to search for solutions with acceptable data fit. Considerable flexibility is allowed in the choice of misfit measure.¶At each stage the hypocentral parameter space is partitioned into a series of convex polygons called Voronoi cells. Each cell surrounds a previously generated hypocentre for which the fit to the data has been determined. As the algorithm proceeds new hypocentres are randomly generated in the neighbourhood of those hypocentres with smaller data misfit. In this way all previous hypocentres guide the search, and the more promising regions of parameter space are preferentially sampled.¶The NA procedure makes use of just two tuning parameters. It is possible to choose their values so that the behaviour of the algorithm is similar to that of a contracting irregular grid in 4-D. This is the feature of the algorithm that we exploit for hypocentre location. In experiments with different events and data sources, the NA approach is able to achieve comparable or better levels of data fit than a range of alternative methods; linearised least-squares, genetic algorithms, simulated annealing and a contracting grid scheme. Moreover, convergence was achieved with a substantially reduced number of travel-time/slowness calculations compared with other nonlinear inversion techniques. Even when initial parameter bounds are very loose, the NA procedure produced robust convergence with acceptable levels of data fit.     

不同的地震动输入面对地震反应分析结果的影响

利用目前工程抗震设防上广泛应用的土层地震反应计算分析软件,对成都某典型卵石场地剖面进行了计算,得到了不同输入地震强度下的地震反应分析结果随不同地震动输入面的变化规律。结果表明,无论是地表加速度峰值,还是反应谱特征周期,在相同的地震动强度输入下,均是随着地震动输入面的变深而增大,其中加速度峰值最大增加20%以上,反应谱特征周期最大增加10%以上。此结论可为工程抗震设计人员获得科学合理的结构设计提供参考。     

粘弹性阻尼器连接的相邻结构非线性随机地震反应分析

本文用随机等价线性化方法探讨了相邻结构之间用粘弹性阻尼器连接后的非线性随机地震反应，分析发现：在小震作用下，粘弹性阻尼器对相邻结构可以同时达到较好的控制效果；但是在强烈地震作用下，安装粘弹性阻尼器有可能会在减少一个结构的地震反应的同时，增大另外一个结构的地震反应。     

巨型钢框架结构非线性地震反应分析方法研究

巨型钢框架结构是一种具有巨大抗侧移刚度及整体工作性能的大型结构形式,由于结构布置灵活、节省材料、充分发挥材料强度和有利于抗震等特点,在近几十年来得到了广泛的应用。