桥梁滞变非线性随机地震响应分析

对于含有滞迟剪切型单元的复杂多自由度系统,采用Bouc—Wen微分方程模型描述非线性抗力构件的滞变特性。以虚拟激励法代替常规的Lyapunov方程法结合等效线性化技术对平稳随机激励下系统的动力响应进行求解,激励谱可为白谱或其他任意形式。不但计算效率高,而且不引入除等效线性化之外的附加误差。对不同周期单自由度体系以数值模拟法验证了算法精度。在此基础上,对一座四跨桥进行了线性／非线性分析对比,得到合理的结果。     

非线性滞迟系统的随机振动分析

本文采用非线性滞后函数模型，对于粘弹性系统的随机振动问题，应用等效线性化和方差分析的方法进行了分析研究，给出了白噪声激励下的响应计算解。     

基于等效线性化法的弱非线性体系下的地震响应分析

对弱非线性单自由度非自由振动系统结构在白噪声地震激励下的随机响应问题进行了研究。首先,建立了结构的弱非线性响应方程;然后根据能量平衡原理对运动方程进行了等效线性化;最后获得了金井清谱(Kanai-Tajimi谱)下等效线性化方程的位移响应及速度响应的方差,将弱非线性随机响应问题简化为求解线性随机响应问题,并给出了算例验证。结果表明,该方法可以准确得到弱非线性随机响应问题的解。同时,建立了单自由度结构弱非线性随机响应频域分析的统一解析解法。     

非线性建筑物上的附属结构响应分析

根据抗震规范设计的要求,在强烈地震作用下建筑结构会进入屈服阶段,对二次结构体系进行动力分析时需要考虑主体建筑结构的非线性.基于此,本文利用随机振动和等效线性化方法推导了由非线性主体结构和支撑于其上的附属结构所组成的二次结构体系的随机响应表达式,以此来分析了主体结构非线性对附属结构动力响应的影响,进而以附属结构的均方响应为研究指标,分析了主体结构非线性对附属结构最优位置的影响,并对多个附属结构的相互影响进行了研究,得到了一些有益的结论.     

多自由度Duffing系统受多相位平稳随机激励的响应

本文用虚拟激励法结合等效线性法来求解受多相位平稳随机激励的多自由度Ｄｕｆｆｉｎｇ系统，过程简洁，计算高效，给出了在该激励下多自由度Ｄｕｆｆｉｎｇ系统的数值模拟算法，二者进行了比较，得到了比较满意的结果。     

剪切型非线性滞迟系统随机地震响应的虚拟激励分析

运用虚拟激励法结合等效线性化法分析了剪切型多自由度滞迟系统的平稳随机地震响应.对于滞迟等效线性系统,对每一步迭代不需要求解高阶李亚谱诺夫方程,而只须求解一个低阶复系数代数方程即可;可以只计算所需要的方差向量,因而计算效率较高.特别是对于较多自由度的滞迟系统.     

多自由度非线性系统随机响应的数值算法

本文结合复模态理论，将随机中心差分方法进行推广。给出了一种能直接或等效处理多自由度非线性系统在非平稳随机激励下响应的随机Ｅｕｌｅｒ计算方法。分析适用于经典阻尼和非经典阻尼情况，也适用于非对称系统。     

单自由度超弹性SMA减振结构随机振动控制理论研究

利用形状记忆合金（Shape Memory Alloy,简称SMA）丝的超弹性,提出了一种具有复位功能的阻尼器。在SMA丝的Graesser本构模型基础上,建立了阻尼器恢复力的滑移双线性模型;假定滞回面积相等,提出了恢复力的滑移刚塑性模型以近似简化滑移双线性模型。采用等价线性化法建立了单自由度超弹性SMA减振结构在高斯白噪声激励下的平稳随机振动分析公式。通过一算例,考虑不同激励谱密度和结构阻尼比：比较了等价线性法和蒙特卡罗（Monte Carlo）模拟法计算的结构振动响应（位移标准差和速度标准差）,证明了SMA减振结构随机振动控制理论的有效性;比较了等价线性减振结构和无控结构的动力特性（刚度和阻尼比）和振动响应,说明了SMA阻尼器能提高结构的刚度和阻尼比,因而可有效抑制结构的振动。     

多自由度强非线性耦合参激系统随机响应计算方法

本文采用非高斯矩闭合方法计算了一个含参数激振的二自由度强非线性耦合系统受随机激励的响应方差。用逐次消除法消除方程中的惯性耦合后推导出直到6阶的矩方程,采用中心累积量截断技术计算了白噪音激励下的响应方差,并与时域直接积分和数字模拟方法的结果进行比较,取得了一些有意义的结论。     

风致复杂结构随机振动分析的一种快速算法——谐波激励法

传统完全二次型组合(CQC)在计算复杂结构随机振动响应时存在计算量巨大的问题,尽管虚拟激励法(PEM)在确保计算精度和CQC方法相同的基础上提高了计算速度,使得复杂结构随机响应的进行分析成真正应用于工程实际,但PEM需要对激励的谱矩阵进行分解,对于处理多点随机激励问题依然比较烦琐。本文从周期图方法计算随机信号功率谱密度出发,提出了一种不需要进行谱矩阵分解即可进行结构随机振动分析的快速算法——谐波激励法,它在理论上和CQC方法同样具有相同精度,计算速度要快于已有的方法,并且由于不需要直接计算激振力的功率谱密度矩阵,因而降低了对内存的需求,算例表明本文方法的有效性。文中对不同方法的适应性也进行了讨论。     

Equivalent Linearization Method Based on Energy-to-cth-Power Difference Criterion in Nonlinear Stochastic Vibration Analysis of Multi-Degree-of-Freedom Systems

Basic equations of energy-to-cth-power difference criterion were derived for multi-degree-of-freedom (MDOF) systems subjected to stationary Gaussian excitations with non-zero mean. Modal transform technique was used in order to reduce unknowns. Main computational formulae were presented and suggested values of c were given. Numerical results show that the method of this paper prevails over equation difference criterion both in accuracy and in simplicity.     

粘滞阻尼器减震结构非线性随机振动的时域显式降维迭代随机模拟法

粘滞阻尼器在大型复杂结构减震设计中应用广泛。由于粘滞阻尼器的非线性阻尼力特性,粘滞阻尼器减震结构非平稳随机地震反应分析是一个典型的局部非线性随机振动问题。利用减震结构动力响应时域显式表达式的降维列式优势,仅针对与粘滞阻尼器相关的局部自由度进行非线性迭代计算,提出了局部非线性随机振动问题的时域显式降维迭代随机模拟法,为设置粘滞阻尼器的大型复杂减震结构非线性地震反应分析提供一种高效的随机振动方法。以安装了四个纵桥向粘滞阻尼器的某主跨1200m悬索桥为工程实例,开展E2水准地震激励下的非线性随机振动分析。计算结果显示,设置阻尼器后,主梁的纵桥向位移得到明显控制,降幅达到80%,大桥的关键截面内力也有5%左右的降幅。     

基于对称性的三维车辆轨道耦合系统随机振动虚拟激励方法

基于结构的对称性提出了用于三维车辆轨道耦合系统高效随机动力响应分析的虚拟激励方法.车辆采用刚体动力学模型,轨道结构利用三维轨道广义单元建模,车辆与轨道通过线性轮轨关系耦合.采用虚拟激励法将高低、方向和水平三类轨道不平顺转化为一系列筒谐的虚拟不平顺;考虑车辆及轨道结构的对称性,分别推导了耦合系统的对称和反对称凝聚矩阵,提出了用于车辆轨道耦合系统动力响应计算的自由度凝聚方法,将耦合系统的自由度缩减至原来的一半以下,并在此基础上实现了耦合系统随机振动的高效分析.数值算例将本文方法与传统有限元方法进行对比,验证了本文方法的正确性和有效性.     

Analysis of nonlinear sliding structures by modified stochastic linearization methods

Probabilistic characteristics of a sliding structure is investigated by using new versions of stochastic linearization technique. The structure is composed of base part and upper part, which are connected to each other in a spring-damping system. Coulomb friction between the base structure and earth ground is considered. Two alternative versions of stochastic linearization approach, suggested by X. Zhang and I. Elishakoff, respectively, are applied to such a sliding structure to evaluate its statistical properties. Compared with the results of Monte Carlo simulation, the two new approaches are performing much better than the conventional one in their applications to the sliding structure. Moreover, numerical results indicate that the criterion proposed by Elishakoff turns out to be superior to all other versions in the problem under study. Numerical results also suggest that the entire structure may be replaced by the rigid body in the sliding problem as long as the difference of velocity responses are considered less important than those of displacement responses.     

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。     

梁式结构受移动荷载作用非平稳随机振动的DQ-PEM方法

针对梁式结构受移动荷载作用的非平稳随机振动问题,提出了一种综合利用微分求积法和虚拟激励法DQ-PEM的新方法。梁式结构受移动荷载作用的振动控制方程为含Dirac函数的偏微分方程,利用微分求积(DQ)-积分求积法(IQ)法将其振动控制方程转化为不含Dirac函数的常微分方程。同时,将表示荷载位置变化的Dirac函数视为移动荷载的非平稳化函数,再结合虚拟激励法的思想,可得梁式结构在确定性荷载作用下的虚拟响应,进而得到其非平稳随机响应。通过工程算例验证了该方法的准确性与有效性,并进一步讨论了不同速度和不同边界条件下梁式结构受移动荷载作用的随机振动问题。     

An equivalent nonlinearization method for analysing response of nonlinear systems to random excitations

I.IntroductionInthelasttwodecades,theresponseofstochasticallyexcitednonlinearsystemshavebeenresearcheddeeplyandwidely.Manyexactandapproximatemethodsofpredictingtheresponseofnonlinearsystemstorandomexcitationshavebeenprop0sedl']'l21.Becauseofv4riousreasons…     

EQUIVALENT LINEARIZATION METHOD BASED ON ENERGY-TO-cTH-POWER DIFFERENCE CRITERION IN NON- LINEAR STOCHASTIC VIBRATION ANALYSIS OF MULTI-DEGREE-OF-FREEDOM SYSTEMS

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｓａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒｎｏｎｌｉｎｅａｒｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ,ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｅｎｅｒｇｙｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎｈａｓａｈｉｓｔｏｒｙｏｆｏｎｌｙｍｏｒｅｔｈａｎｏｎｅｄｅｃａｄｅ .Ｉｔｈａｓａｈｉｇｈｅｒａｃｃｕｒａｃｙｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎａｎｄｈａｓｓｏｍｅｏｔｈｅ…     

Extended graphical representation of rational fractions with applications to cybernetics

In this paper,we discuss the extended graphical representation ofthe fraction of a complex variable sWhere K is confined to be real.Three figures of the above fraction canbe used in feedback systems as well as to study the properties of figuresfor any one coefficient of a characteristic equation as a real parameter.It is easy to prove the following theorem:K_1=f(n)(s)/F(d)(s)and K_2=F(d)(s)/f(n)(s)have the same root locus.By this graphical theory,we find out that if the zeros and polesof a fraction are alternatively placed on the axis x,then there is nocomplex root locus of this fraction,therefore the state of such a sys-tem is always non-oscillatory.Using these figures of this,fraction,wecan discuss its stable interval systematically.