相关演变随机激励下响应演变谱矩阵的表达式

引入演变频率响应矩阵的概念,时不变线性系统在矢量演变随机激励下的响应演变功率谱矩阵有十分简洁的形式,与平稳随机响应-激励功率谱矩阵的关系式十分相似.实质不同在于:此处的演变频率响应理应定义为零初始条件下、系统对演变复谐和激励的确定性瞬态响应.因此,演变随机响应问题就归结为相关演变复谐和激励下的确定性瞬态响应问题.响应演变谱矩阵的一般表达式覆盖了非均匀调制与均匀调制随机激励两种情形的结果.而同源演变随机激励情形只是其特例.     

随机剪切柱在地震激励下的演变随机响应

随机剪切柱是指固连于地面的剪切柱的某些物理参数是随机变量 ,该模型在Niigata地震激励下的响应属于演变随机响应。本文将新近发展起来的演变随机响应问题的统一解法 ,推广到用于求解随机结构振动响应问题。首先用这一方法求出每个样本结构的随机响应 ,然后用MonteCarlo法来进一步求随机结构的集合随机响应特性。这样 ,与单纯用Monte Carlo法进行数字模拟相比 ,可使计算工作量大为减少。本文用随机剪切柱的演变随机响应问题加以说明     

非平稳随机激励作用下多自由度体系系统动力可靠性研究

首先应用Ｐｒｉｅｓｔｌｅｙ的演变谱理论，推求了多自由度线性体系在非平稳随机激励作用下的响应演变谱密度和时变均方响应。同时结合首次超越理论，分析了在非平稳随机激励作用下，多自由度体系系统动力可靠性问题。最后讨论了确定多自由度体系系统动力可靠性上下限的问题。     

论同源随机激励及其响应的特点

本文从一般情形出发，为同源随机激励提出一个含义较广的定义。同源随机激励的特点是其功率谱矩阵可表示为一个列阵与其共轭行阵的乘积。在同源激励作用下，常参数线性系统的响应仍保持激励的上述特点，充分利用这一特点可以节约计算工作量。文中还借助模态分析给出了在同源平稳随机激励下响应功率谱矩阵的解析式，以及在同源演变随机激励下非平稳响应的演变谱表示式。     

大跨率桥梁直接考虑拟静力位移影响的随机地震反应分析

对 Duhamel积分引入了改进的脉冲响应函数 ,建立了激励演变谱矩阵与总动力响应演变谱之间的关系 ,并对实际大跨度斜拉桥进行了数值计算。这一成果实现了全面考虑各种地震动时空变化特性下的直接求解结构总动力响应的时域法和频域法计算列式 ,使得地震动多点激励下考虑拟静力位移影响的结构响应计算过程大为简化。     

单自由度系统的爆炸地震演变响应

提出了一个单自由度结构系统爆炸地震随机地面振动演变响应的理论分析方法。根据爆炸地震效应的特点 ,建立了一个地面运动激励模型 ,并以TNT炸药爆炸实验测试结果为实例 ,讨论了模型中相关基本参数的确定方法及其结果。在给定结构固有频率和阻尼系数条件下 ,得到了单自由度系统的爆炸地震位移响应功率演变谱和均方根位移理论解。与在一个混凝土基座上的测试结果进行对比表明 ,得到的理论均方根位移具有较好的预测精度。     

基于虚拟激励法的大跨度桥梁非平稳随机振动分析闭合解

针对大跨度结构考虑地面空间运动的非一致地震响应分析问题,结合虚拟激励法,应用傅里叶分析建立了结构非平稳随机振动响应演变功率谱分析的频域方法。建立的方法完全基于频域执行,给出了响应演变功率谱的闭合解表达式。由于实现了确定性调制过程与随机过程的有效分离,应用离散傅里叶变换进行计算不需要较高的采样分析频率就可以获得较好精度的数值结果。数值算例研究了某斜拉桥的考虑地面运动空间效应非平稳随机地震响应,与通常时频分析方法进行对比,验证了本文频域方法的正确性和有效性。     

带弹簧-质量系统的车-桥耦合演变随机振动

提取悬挂有弹簧-质量系统桥梁的模态函数,将车辆简化为一个两自由度的移动系统,以桥面不平度功率谱密度为输入,建立车辆与带弹簧-质量系统的桥梁的耦合系统力学模型. 结合状态空间理论和演变随机过程的一般理论,研究车-桥耦合演变随机振动的弹簧-质量系统控制. 通过数值算例可知:弹簧-质量系统对车辆的随机响应没有影响,而可以降低桥梁的随机响应. 最后,探讨了弹簧-质量系统与桥梁质量比、弹簧--质量系统个数对桥梁随机响应的影响.     

基于小波-Galerkin方法的结构随机动力响应功率谱的确定

在最近发展的周期广义谐和小波PGHW(Periodic Generalized Harmonic Wavelet)的基础上,通过小波-Galerkin方法推导得到了线性单自由度结构的随机动力响应功率谱密度。在此过程中,利用PGHW的解析形式及其在频域内的特殊性:(1)推导得出了PGHW的联系系数(Connection Coefficient)的解析形式;(2)基于PGHW及其联系系数,利用小波-Galerkin方法推导得到了线性单自由度系统在确定性激励下的响应;(3)得到了在具有演变功率谱的随机动力激励下单自由度线性振子的随机响应功率谱解答。数值算例表明,无论是确定性响应解答,还是随机动力响应的功率谱密度,小波-Galerkin法的计算结果均能较好地吻合数值解。     

基于应变响应的预损伤钢筋混凝土梁损伤识别研究

针对大型桥梁工程结构健康检测中难以实施人工激励的实际状况,提出和推导了环境激励下由应变响应实现结构损伤识别的快速方法及原理。以应变计获取不同损伤状况下钢筋混凝土梁的应变响应信息,研究了预损伤钢筋混凝土梁结构频率、振型、模态阻尼等动力特性在不同损伤状况下的演变规律。研究结果表明,本文所提原理和方法可直接、快速实现环境激励下钢筋混凝土桥梁结构的损伤识别。     

A unified approach to two types of evolutionary random response problems in engineering

Summary Response of structures to earthquake excitations and response of vehicles to road undulations are two typical evolutionary random problems in engineering. Both kinds of the evolutionary random excitations can be regarded as evolved from stationary random excitations, though through two utterly different ways. The former one may be obtained by filtering a stationary random process through a linear time-dependent system, while the latter one may result from nonlinear transformations of the argument of a stationary random process. However, the response problems due to both types of excitations have much in common. By introducing the concept of “evolutionary frequency response”, the expressions of the response evolutionary spectra for both problems can be obtained in a unified, concise way, similar to the input/output PSD relationship in a stationary random problem. For both the evolutionary random problems, the solution procedures are all the same, but the expressions for evolutionary frequency responses are different from each other. Moreover, the evolutionary frequency responses may be interpreted as transient responses of the system subject to certain deterministic evolutionary harmonic excitations. In this sense, an evolutionary random response problem can be reduced to a deterministic response problem. Based on the complex modal analysis, a unified approach to these two response problems is derived here. The method can be applied to any linear time-invariant systems, whether they are symmetrical or not, and whether they are classically damped or not. And the method might be hopefully applied to nonlinear systems, if the statistical linearization technique is accompanied. To the knowledge of the authors, this unified approach to two types of evolutionary random response problems is the first time reported in literature. Received 28 May 1996; accepted for publication 8 January 1997     

Calculating response spectral moments by complex modal analysis

Response spectral moments are useful for system reliability analysis. Usually, spectral moments are calculated by the frequency domain method. Based on the time domain modal analysis of random vibrations, the authors present a new method for calculating response spectral moments through response correlation functions. The method can be applied to both classical and non-classical damping cases and to three kinds of random excitations, i.e., white noise, band-limited white noise, and filtered white noise. Project supported by the National Natural Science Foundation of China.     

非均匀调制随机激励下系统的非平稳响应分析

基于时域复模态分析，提出一种非均匀调制随机激励下系统非平稳响应特性的解析解法，用Ｎｉｉｇａｔａ地震激励模型作了说明．算例与仿真结果吻合良好．     

功能梯度材料结构热力耦合概率分析方法

基于自洽平均微观力学W-T(Wakashima-Tsukamoto)模型和拉丁超立方抽样,建立一种功能梯度平板热力耦合概率分析方法.以材料物理属性和空间分布的不确定性随机参数作为概率分析的输入,以热应力作为输出,基于本征正交分解POD(Proper Orthogonal Decomposition)对热应力的随机时间历...     

移动随机荷载作用下梁桥非平稳随机振动的PEM-FFT方法

针对移动随机载荷作用下桥梁结构非平稳随机振动问题,建立了一种基于频域分析的虚拟激励-傅里叶变换方法(PEM-FFT)。与通常的非平稳随机振动的时频分析方法不同,提出的方法完全在频域上执行。其主要特色是能够给出随机输入与随机输出的频域关系,表明移动载荷作用下结构非平稳随机振动分析仅需对载荷的确定性移动函数项进行计算。数值算例考虑了等截面/变截面简支梁受移动随机载荷作用的问题,首先与通常的时频分析方法进行对比,验证了PEM-FFT方法的正确性和有效性,进一步讨论了不同结构形式以及不同载荷移动速度对响应演变统计量的影响。     

结构随机振动响应的工程简化分析

鉴于结构随机振动响应有限元分析的复杂性 ,本文提出了一种工程简化分析方法 ,以便于工程人员应用。它可以直接利用结构模型试验数据 ,从而保证分析结果具有足够的精度。