波流联合作用下隔水套管的涡激非线性振动

考虑流及波流联合作用,研究了套管的涡激非线性振动.将套管简化为梁模型,计及莫里森非线性流体动力和涡激荷载,建立套管的涡激振动方程.采用克雷洛夫函数求解套管的固有频率和模态,提出了计算涡激非线性动力响应的迦辽金方法.以东海勘探3号钻井隔水套管为例,研究了流引起的主共振和波流联合引起的组合共振.计算结果表明:流对套管的动力响应占主导地位,而波的影响不大.分析了前四阶模态、升力系数、流体阻尼系数对套管动力响应的影响.揭示了波流联合激励下套管复杂的动力响应特性.     

考虑温度影响的斜拉索参数振动模型及响应分析

研究超长斜拉索在非均匀温度场和桥面激励联合作用下的振动问题。考虑斜拉索几何非线性和大气梯度温度场的影响,将温度场力作为斜拉索振动的边界条件,提出了梯度温度场和桥面激励联合作用下的斜拉索参数振动模型。基于伽辽金模态截断理论,推导了斜拉索面内主参数振动方程,利用多尺度法获得了温度和桥面联合激励作用下的斜拉索幅频响应方程,并编制程序进行数值计算,分析了梯度温度场、调谐值、桥面激励幅值和阻尼对其参数振动的影响规律。结果表明:梯度温度场中的斜拉索振动亦具有明显的硬弹簧特性,随着调谐值的增大,幅频响应曲线逐渐弯曲成直角,引起多值响应。温度场中拉索振动有明显的"拍"特征,随着温度升高,斜拉索参数共振区域逐渐增大,温度和桥面联合激励下的拉索振幅比单一桥面激励振幅要小;随着桥面激励幅值的增大,拉索共振区和振动幅值均明显增大,但共振区和振幅随阻尼增大而减小。     

参激屈曲梁非线性现象的数值模拟

研究了一端固定一端滑动承受轴向简谐载荷的屈曲梁的非线性振动现象,建立了系统的非线性偏微分控制方程,利用Galerkin法,得到微分动力系统,采用数值模拟研究了系统基本参数共振和主参数共振的两种情况,得到了响应的时间历程及相图,揭示了系统的倍周期分岔、暂态混沌和混沌运动等复杂动力学行为.     

流作用下悬浮隧道张力腿的涡激动力响应

利用张力腿涡激振动方程，在考虑非线性流体阻尼和参数激励的条件下，应用伽辽金法和数值积分法。计算分析了参数激励频率对张力腿1阶涡激动力响应的影响，得出了位移响应、动弯矩、动剪力与参数激励频率的关系．计算结果表明，当参数激励频率为张力腿1阶固有频率的2倍时，张力腿的位移响应与跨中点的动弯距均达到最大。     

外激励作用下斜拉桥索-梁相关振动特性

为了研究大跨度斜拉桥在外激励作用下发生的索-梁相关振动,基于非线性振动理论建立了拉索发生大幅度非线性振动的理论方程,开发了有限元索动力单元;建立了某大跨度斜拉桥全桥有限元模型,在此基础上,使用索动力单元模拟斜拉索;最后,以一座具有代表性的大跨度公路斜拉桥为例,研究了在不同工况的外激励作用下斜拉桥发生索-梁相关振动的特性.研究结果表明:在斜拉桥全桥尺度下研究索-梁相关振动更为合理;斜拉桥的索-梁相关振动是一个能量传递过程;在外激励作用下,拉索 1:1 主共振更容易发生,2:1 参数共振相对不容易发生;靠近桥塔位置的较短拉索不容易发生较大幅度的振动.      

斜拉索轴向激励作用下的面内参数振动

对斜拉索在轴向基础激励条件下的振动进行了理论分析,并建立了拉索面内运动模型。基于哈密顿变分原理,求得了拉索的非线性运动方程。利用 Galerkin法,将方程解耦。并运用多尺度法,进行求解分析。以涪丰石高速乌江特大桥拉索 FDB19为例,利用龙格-库塔法,进行了数值分析;并运用MATLAB编程计算,分析了激励频率与拉索频率比为1∶1时发生的主共振以及激励频率与拉索频率比为2∶1时发生的参数振动,得到了拉索在主共振和参数振动时的位移时程曲线;分析了影响因素频率比、激励振幅、拉索阻尼比及索力对斜拉索主共振和参数振动的影响。所得结论为斜拉索的振动控制提供了依据。     

具有非线性阻尼的铁道机车车辆的横向随机振动

本文论述铁路机车车辆系统的非线性随机动力响应。证明了受白噪声激励的非线性阻尼二阶动力系统的FPK方程在一般情况下没有可分离变量形式的稳态解。系统的已知随机振动是轮轴的横摆与侧滚振动。应用了统计线性化法求解非线性随机振动问题。分别研究了一系和二系非线性悬挂系统的随机动力响应,并对结果作了比较。     

单轴转动截锥中厚壳的非线性动力分析

基于大空间运动下中厚同的非线性动力方程,建立了单轴转动截锥中厚壳的非线性振动方程。利用增量型谐波平衡法（ＩＨＢＭ法）对单轴转动截锥中厚壳的横向主谐共振、超谐共振及壳体横向挠度的非线性动力响应进行了分析,并分转动角速度Ω和０和１的情况进行了比较。     

随机结构参数车辆在随机激励下的振动响应

为分析随机结构参数对车辆系统随机振动响应的影响,通过1/4车辆模型,研究了具有随机结构参数的非线性车辆系统在随机过程激励下的振动响应.将簧上质量、簧下质量、悬挂阻尼、悬挂刚度以及轮胎刚度均视为随机变量,考虑轮胎与车身之间弹簧的非线性,将路面不平整引起的对车辆的激励作为平稳白噪声过程建立系统的动力性方程,采用能量差法对非线性车辆系统进行等效线性化处理;通过求解李雅普诺夫方程,获得平稳随机振动响应协方差矩阵,并通过多次迭代求得稳定的等效线性车辆系统参数.算例计算结果表明:能量差法计算位移的相对误差为6.841 5%,而方程差法的相对误差为8.150 5%;用此方法计算随机响应的方差值仅用了0.8 s,而用Monte Carlo法模拟1 000次耗时70 min.      

粘弹性地基上考虑耦合效应四边自由矩形薄板的非线性自由振动分析

基于Hamilton能量变分原理和薄板的基本假设,考虑地基阻尼的影响,建立了双参数粘弹性地基上考虑耦合效应的四边自由矩形薄板的非线性自由振动方程以及板域外的控制方程.应用瑞利-里兹法及循环迭代对方程进行求解,探讨了地基阻尼、地基弹性模量以及板的结构参数对双参数粘弹性地基上四边自由矩形薄板的非线性自由振动特性的影响,得出...     

基于频率法对系杆拱桥吊杆索力测试的分析

根据系杆拱桥吊杆的振动特性,建立了考虑吊杆弯曲刚度影响的振动微分方程,基于弦振动理论,得出了频率法测试吊杆索力的实用计算公式.研究了单侧安装阻尼器对吊杆振动模态的影响,进而提出了消除阻尼器对索力测试精度影响的计算方法.将此方法应用于某钢管混凝土拱桥的施工监控中,对比分析了各阶段吊杆索力的测试结果与千斤顶标定测量值,结果表明:上述分析方法能够满足实际工程的需要,可广泛应用于频率法测估各种系杆拱结构的吊杆索力.     

波动方程解的存在性与爆破

根据半群理论,引进修改的能量函数,证明了具有阻尼项和力源项的四阶波动方程的初边值问题解的整体存在性.用补偿能量的方法研究了非线性阻尼项和力源项对解的爆破行为的影响.在初始能量具有足够大的负能量情况下,解在有限时间发生爆破.得到了解的爆破时间跨度的上界.     

SCLD板模态控制模型及振动控制

为有效抑制薄板在外界激励下的低频振动,对机敏约束层阻尼(SCLD)结构进行了主动振动控制研究.首先,考虑了黏弹性材料随温度与频率变化的阻尼特性,结合GHM阻尼模型建立了耦合系统有限元动力学分析模型;其次,考虑到结构动力学模型自由度庞大,采用物理坐标下自由度动力缩聚和状态方程下复模态截断进行了两次降阶,并通过复模态空间向实模态空间转换,得到了低维实模态控制模型;最后,通过模态实验验证了理论模型,并基于低阶控制模型设计了振动控制器,证明了研究方法的正确性.研究结果表明,采用本文的组合降阶方法可以有效地对SCLD结构进行降阶,对模态控制模型主动控制取得了良好控制效果:在单位阶跃激励下,振动响应衰减时间从0.20 s缩短为0.08 s;在随机白噪声激励作用下,振动响应均方根值降低了39.65%.      

基于非线性Drive-shaft模型的车辆传动系统冲击响应

建立了包含线性与非线性项的车辆传动系统非线性Drive-shaft模型, 应用具有耗散项的拉格朗日方程将非线性Drive-shaft模型转换为当量化的两质量模型, 通过将两端扭转角等效到同一端获得了传动系统的冲击响应方程, 应用Routh-Hurwitz准则分析了冲击响应方程的稳定性, 获得了稳定性参数区间。仿真结果表明: 将非线性阻尼分别设置为0和线性阻尼的1/10、-1/10时, 冲击响应首个峰值的绝对值分别为0.153 9、0.101 4、0.371 6, 当非线性阻尼为线性阻尼的1/10时, 冲击响应的首个峰值的绝对值最小, 这说明正的非线性阻尼有利于冲击响应的衰减; 将非线性刚度分别设置为0和线性刚度的1/10、-1/10时, 获得的冲击响应首个峰值的绝对值分别为0.153 9、0.178 8、0.115 9, 当非线性刚度为线性刚度的-1/10时, 冲击响应的首个峰值的绝对值最小, 这说明负的三次方非线性刚度有利于冲击响应的衰减; 在固定非线性刚度为线性刚度的-1/10的基础上, 将代表非线性阻尼的系数分别设置为0.1、0、-0.1, 获得的冲击响应首个峰值的绝对值分别为0.078 4、0.114 2、0.231 6。可见, 当代表非线性阻尼的系数设置为0.1时, 冲击响应的首个峰值的绝对值最小, 这表明在传动系统线性刚度及线性阻尼的基础上, 设计负的非线性刚度及正的非线性阻尼可以提升传动系统抵抗冲击的性能。      

基于约束阻尼层的高速客车车体弯曲振动的抑制

为了降低车体的弹性振动,将车体考虑为两端自由等截面欧拉梁,建立了铁道客车刚柔耦合系统垂向动力学模型,通过幅频特性分析计算了系统各部件固有模态以及车体模态损耗因子对车体弹性振动的影响。对车体表面局部进行约束阻尼处理,通过合理假设推导了含有约束阻尼层的车体模态损耗因子的计算公式。数值分析结果表明:车体一阶弯曲自振频率接近人体振动敏感区域,为减小车体弹性振动,必须首先降低一阶弯曲振动。良好的乘坐舒适性可以通过增加车体结构的损耗因子来实现,车体局部贴附约束阻尼层可以增加车体结构阻尼。为了使车体结构获得最大的损耗因子,阻尼材料应该贴附在弯曲变形最大的位置,并且约束层和粘弹性层贴附长度和厚度有一个最佳值。只要选择合适的阻尼材料,就能获得很好的减振效果,从而达到提高高速客车乘坐舒适性的目的。     

In-plane Auto-Parametric Vibration of Inclined Cables under Random Transverse Excitation

In-plane auto-parametric stochastic vibration of inclined cables subjected to Gaussian white noise in transverse bridge orientation is investigated. Based on Newton＇s laws of motion and Galerkin＇s modal truncation principle, the influences of geometry nonlinearity induced by sag and large displacement of cables and the initial equilibrium state are taken into account. Meanwhile, the three-dimensional non-linear differential equations of inclined cables for coupling vibration are deduced, equivalent stochastic linearization method is applied to derive the 14-dimensional first-order nonlinear differential equations of state vectors, and the Runge-Kutta integration method is utilized to obtain the root mean square （RMS） response. Results show that when the transverse random excitation imposed on the stayed cable exceeds a critical value, the in-plane transverse vibration of the cable are excited due to tim auto-parametric nonlinear coupling, and the critical value of random excitation increases with the damping ratio. In this motion, the cable response possesses non-stationary characteristics, even though the loading keeps stationary.     

A simplified calculation method for non-stationary random seismic response of jacket platform

Jacket platform was simulated by non-uniform cantilever beam subjected to axial loading. Based on the Hamilton theory, the equation of bending motion was developed and solved by the classical Ritz method combined with the pseudo-excitation method (PEM) for non-stationary random response with non-classical damping. Usually, random response of this continuous structure is obtained by orthogonality of modes and some normal modes of the structure are needed, causing inconvenience in the analysis of the non-uniform beam whose normal modes are not easy to be obtained. However, if the PEM is extended to calculate random respouse by combining it with the classical Ritz method, the responses of non-uniform beam, such as auto-power spectral density (PSD) function, croes-PSD and higher spectral moments can be solved directly avoiding the calculation of normal modes. The numerical results show that the present method is effective and useful in aseismic design of platforms.     

基于随机振动的液体黏滞阻尼器参数优化

为克服参数敏感性分析方法在研究液体黏滞阻尼器最优阻尼参数时计算工作量大、分析效率低的缺点,利用随机振动理论推导了桥梁上部结构振动系统的理论最优阻尼比,得到了线性液体黏滞阻尼器最优阻尼系数的解析表达式.采用能量等效原理,进一步推导了非线性液体粘滞阻尼器的最优阻尼系数的解析表达式.以某连续梁桥为例,采用动力时程法分析了参数的敏感性.分析结果表明:桥梁用线性液体粘滞阻尼器存在理论上的最优阻尼比0.5,其对应的阻尼系数可以使阻尼器的减震效率达到最大值.与线性阻尼器相比,非线性阻尼器的最优阻尼系数和最优阻尼力分别降低了55%~67%及16%~22%.