海洋立管涡激损伤分析的虚拟激励法概述

立管是连接海底钻井和海上平台的重要系统.涡激振动是造成立管疲劳损伤的主要因素.受海流的随机作用,立管涡激振动表现出不确定性,对这种随机振动进行快速有效地分析,对于立管的工程设计具有非常重要的意义.考虑随机激励作用,要比确定性激励困难得多,虚拟激励法对于克服这种困难具有很好的效果.近年来,应用虚拟激励法分析立管的涡激损伤问题,取得一些成果,该文对此作一概略的叙述.     

谐和与随机噪声联合作用下的粘弹系统

研究了粘弹系统在谐和与随机噪声联合作用下的响应和稳定性问题.用谐波平衡法和随机平均法分析了系统在确定性谐和激励和随机激励联合作用下的响应,讨论了粘弹项、随机扰动项对系统响应的影响.结果表明,在一定条件下,系统具有两个均方响应值和跳跃现象.数值模拟表明,谐波平衡法与随机平均法相结合的研究方法是有效的.     

箱形梁剪力滞效应的分离求解方法及参数影响分析

选取剪力滞效应引起的附加挠度为广义位移,将箱梁的剪力滞变形状态从初等梁挠曲变形状态中分离出来,作为一种独立的变形状态进行分析,运用能量变分法建立了以附加挠度为未知量的截面控制微分方程及边界条件;结合简支边界条件分别导出了集中荷载和均布荷载作用下箱梁的附加挠度和纵向应力计算公式.纵向应力分析表明:该文方法计算的应力结果和样条函数法计算的应力结果吻合良好,从而验证了其方法的正确性.挠度研究表明:剪力滞附加挠度由跨中向两侧支点递减;针对于该文算例而言,均布荷载和集中荷载作用下跨中截面的剪力滞附加挠度分别占初等梁挠度的2. 57%和3. 03%;随着高跨比和宽跨比的增大,相应箱梁跨中截面的附加挠度逐渐减小,且宽跨比对附加挠度的影响远大于高跨比的影响.     

基于有限元和Duhamel积分的移动力问题分析方法研究

针对桥梁在移动力作用下的动力响应问题,提出了一种基于有限元模型和Duhamel积分的半解析分析方法,以此为基础,推导了多个移动力作用下桥梁动力响应的共振和相消条件.该方法基于桥梁有限元模型的振型,通过单元形函数构造桥面分段连续振型,得到Duhamel积分在任意桥面单元内的解析表达,将时间变量从被积函数中分离出去并利用积分的可加性,使得前面时刻的积分不必重复计算,因此每一个计算时间节点仅需计算一次简单积分和一次求和,这样极大地减少了计算时间.该方法在计算中未引入任何近似,且其精度与时间积分步长无关,是有限元模型下的解析解答.在数值算例中,分别针对简支梁和三跨连续桥梁,通过与解析解和Newmark法的对比,验证了该方法的精确性;然后针对多个移动力问题,验证了桥梁动力响应的共振和相消条件,探讨了载荷间距对复杂结构动力响应共振和相消的影响.     

车桥耦合系统随机振动的时域显式解法

在桥面和轨道随机不平顺作用下,车桥耦合系统振动是一个典型的非平稳随机振动问题.笔者分别建立表征物理演变机制的车辆系统和桥梁系统的动力响应显式表达式,然后利用车桥之间的运动相容条件,建立车桥之间接触力关于桥面不平顺的显式表达式.在此基础上,即可直接利用统计矩运算法则,获得车桥接触力的统计矩演化规律,并进一步计算车辆系统和桥梁系统关键响应的演变统计矩.此外,也可以基于车桥接触力关于桥面不平顺的显式表达式,高效地进行随机模拟（即Monte Carlo模拟, MCS）,以获得车桥耦合系统关键响应的演变统计矩及其他统计信息.在上述过程中,由于实现了车桥耦合系统物理演变机制和概率演化规律的相对分离,在响应统计矩计算中,无需反复求解车桥耦合系统的运动微分方程,且可以仅针对车桥接触力及其他所关注的关键响应开展降维计算,大幅提高了车桥耦合系统随机振动的计算效率.数值算例表明,所提出的方法具有理想的计算精度和计算效率.     

横隔板对简支梁桥横向动力特性影响的一种简化算法

横隔板在保持桥梁整体性与稳定性、提高桥梁横向刚度与抗扭刚度发挥重要作用。文中基于公路简支梁桥的结构特点与横隔板的作用,着重关注其横向动力特性,讨论了一种简支梁桥横向动力分析模型,并基于瑞利法提出一种计算该模型横向振动基频的简化算法。分析了模型与算法能够有效设定和考虑包括横隔板在内的横向联系结构对简支梁桥横向动力特性的影响,对算法结果与基于ANSYS的结构动力分析数值计算结果进行了比较,验证了该分析模型和简化算法的合理性和有效性。     

车桥系统的耦合振动

通过用正弦波形模拟桥面的不平和考虑移动车辆-桥梁间的相互作用,在Euler-Bernoulli梁理论的基础上建立了一种车桥系统的耦合振动模型．利用模态分析法和Runge-Kutta法对模型进行数值求解,获得了车桥系统耦合振动的动态响应和共振曲线．发现车桥耦合振动的共振曲线中存在两个共振区域,一个反映主共振而另一个反映次共振．讨论了桥面不平、桥梁振型和车辆间的相互作用对系统振动的影响．数值结果表明,这些参数对系统振动的影响很大,桥面不平和振型对车桥系统耦合振动的影响不能忽略,设计车速应该远离临界车速．     

跨海特大型桥梁风-浪耦合作用的随机振动分析

考虑风-浪耦合场中风和波浪特征参数的相关性,建立了基于有限元法与边界元法联合分析的特大型桥梁风-浪耦合作用运动方程.其中,作用在大型深水基础上的波浪力采用势流理论和边界元法进行计算,并建立有限单元与边界元单元组的映射关系,将边界单元组上的波浪力映射到结构有限单元上;作用在桥梁上的气动力通过有限元法进行计算,包括由脉动风激发的非定常抖振力和由气弹相互作用产生的自激力.在此基础上,基于随机振动分析的高效算法——虚拟激励法,建立了计算桥梁风-浪耦合作用响应的分析方法.最后,针对某跨海超大跨桥梁方案进行研究,结果表明:与风致响应相比,风-浪耦合作用下桥梁深水基础内力显著增大,其中波浪激发的侧向剪力占主导地位,波浪激发的侧向弯矩在海床附近与风致响应基本相当,但在海床以下更大;斜风-波浪耦合作用下的主梁内力响应和深水基础内力响应比正交风-波浪耦合作用下的结果更大.因此,在跨海桥梁设计中,必须考虑风-浪耦合作用效应.     

利他偏好下供应链效率和公平度动态演进研究

根据零售商利他偏好信息非对称性和动态演进特征,将零供博弈信息结构分为4个演进过程,采用逆向归纳法求解各个过程中供应链主观效率和客观效率、以"公平熵"计算供应链主观公平度和客观公平度,从主观与客观2个维度分析供应链利他偏好行为对供应链效率和公平度动态演进的影响.通过对比分析得出:信息对称下零售商利他偏好行为不改变供应链利润但会改变各个成员在供应链中的利润分配比例,起到"供应链利润分配机制"的作用;供应链主观效率总是不低于客观效率,供应链主观公平度总是不低于客观公平度;从主观评价供应链能够实现协调且供应链能够兼顾效率和公平.     

A Complex Mode Method for Wind-Induced Responses of 6-Parameter Practical Viscoelastic Damping Energy Dissipation Structures Based on the Davenport Wind Speed Spectrum北大核心CSCD

针对六参数实用黏弹性阻尼耗能结构,基于Davenport风速谱系列响应问题进行了系统的研究.首先,利用六参数黏弹性阻尼器的微分型本构关系,建立了耗能结构基于Davenport风速谱激励下的运动方程;然后,运用复模态法将耗能结构的运动方程由二阶微分方程转化为一阶方程,获得了耗能结构系统对风振激励响应的频域解和功率谱密度函数表达式;最后,利用数学恒等式,基于随机振动理论获得了耗能结构系统在Davenport风速谱激励下的响应和阻尼器受力的解析解.该文方法不仅考虑了结构系统在风振激励作用下全振型展开的结果,表达式较现有结果更为简便,效率及精度更高,且适用于非经典阻尼结构.     

Comportamiento dinámico de viaductos cortos considerando la interacción vehículo-vía-estructura-suelo

The dynamic vehicle-track-bridge-soil interaction is studied on high speed lines. The analysis is carried out using a general and fully three dimensional multi-body-finite element-boundary element model, formulated in the time domain to predict vibrations due to the train passage over the bridge. The vehicle is modelled as a multi-body system, the track and the bridge are modelled using finite elements and the soil is considered as a homogeneous half-space by the boundary element method. Usually, moving force model and moving mass model are employed to study the dynamic response of bridges. In this work, the multi-body system allows one to consider the quasi-static and dynamic excitation mechanisms. Soil-structure interaction is taken into account on the dynamic structure behaviour on simply-supported short span bridges. The influence of soil-structure interaction is analysed in both resonant and non-resonant regimes.     

随机激励下四自由度车辆-道路耦合系统动力分析

采用四自由度车辆模型,以 Gauss平稳随机过程模拟路面的不平整度,编制程序得到不同路面等级下的不平整度序列;并将车辆和道路看作一个相互作用的整体系统,建立了车辆 道路耦合系统的动力平衡方程.在对车辆施加随机激励时,为了简化分析过程,避开以往研究中使用随机振动理论求解动轮胎力的复杂性,将得到的路面不平整度序列,直接以向量的形式输入到所建立的动力平衡方程中.基于增量形式的Newmark-β法开发了一个MATLAB程序对该方程进行求解.并对所提出的理论模型进行了试验验证,证明了模型的可靠性.随后,通过一个实例,分析了车速变化、路面等级变化对车辆动荷载系数和车体垂向加速度的影响.最后,对不同路基刚度对车辆振动特性的影响规律进行了探讨.     

均布载荷下两邻边固定、一边简支、一边自由的矩形板的弯曲

用广义简支边概念和叠加法给出的均布载荷下两邻边固定、一边简支、一边自由矩形板的精确解。对正方形自由的挠度和回定边的弯矩进行了数学计算。     

具有弹性边拱及拉杆支承的双曲扁壳(二)

为了研究边界条件(91_a,d)的积分形式首先将(97_C,D)中的N_ξη(0,η),Q_ξ*(0,η)用三角级数表示.     

黄金分割算法在简支桥梁设计计算中的应用

移动荷载作用下,简支桥梁横截面上弯矩的变化为二元函数Z=f(x,y),本文给出了绝对最大弯矩Zm ax的极值点x*、y*的判别方法:利用数学中的黄金分割算法搜索梁的绝对最大弯矩对应的最危险横截面位置x*;利用力学中的影响线理论判别该截面发生最大弯矩时的最危险荷载位置y*,计算该横截面的最大弯矩得到梁的绝对最大弯矩.该算法易于编写计算程序,以计算机为工具,适用于任意有限多个平行移动荷载在桥梁上移动,对于桥梁的设计计算与安全评估,有一定的实用价值.     

The variability of dynamic responses of beams resting on elastic foundation subjected to vehicle with random system parameters

This paper investigates the variability of dynamic responses of a beam resting on an elastic foundation, which is subjected to a vehicle with uncertain parameters, such as random mass, stiffness, damping of the vehicle and random fields of mass density, and the elastic modulus of the beam and stiffness of elastic foundation. The vehicle is modeled as a two-degree-of-freedom spring-damper-mass system. The equations of motion of the beam was constructed using a finite element method. The mass and elastic properties of the beam, and the stiffness of foundation are assumed to be Gaussian random fields and were simulated by the spectral represent method. Masses, stiffness of the spring, and the damping coefficient of the vehicle are assumed as Gaussian random variables. The numerical analyses were performed using the finite element method (FEM) in conjunction with the Monte Carlo simulation (MCS). The variability of dynamic responses of the beam were investigated with various cases of random parameters. For each sample, the equations of motions were solved with the Wilson-q integral method to find dynamic responses. The influence of random system parameters and their correlation on the response variability is discussed in detail.     

Thermal deflection of an elastic circular plate of variable thickness

The elastic behaviour of a solid circular plate of variable thickness under stationary temperature distribution is studied. The Young’s modulus and Poisson’s ratio are, however, supposed to be constants. Thermal deflections and moments per unit length and also the bending stresses have been determined for both clamped and simply-supported plates.     

An adaptive algorithm in time domain for dynamic analysis of a simply supported beam subjected to a moving vehicle

This paper presents an adaptive algorithm in the time domain for the dynamic analysis of a simply supported beam subjected to the moving load and moving vehicle with/without varying surface roughness. By expanding variables at a discretized time interval, a coupled spatial‐temporal problem can be converted into a series of recursive space problems that are solved by finite element method (FEM), and a piecewised adaptive computing procedure can be carried out for different sizes of time steps. The proposed approach is numerically verified via the comparison with analytical and the Runge–Kutta method‐based solutions, and satisfactory results have been achieved. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.