脉冲型地震动模拟与隔震桥墩性能的能量分析

用改进的三角函数方法来模拟近断层地震地面激励，对非线性隔震桥梁单墩模型进行了地震响应和能量分析．通过对波形、脉冲周期和峰值速度等地震动参数的调整来表征不同的脉冲效应，在前向、前后向和多环3种不同的脉冲波作用下，隔震桥墩反应规律类似，以第3种冲击形式结构的响应值最大、输入结构的地震动能量最多、脉冲周期是决定地震动破坏能力的重要参数，通过定义累积滞回耗能比和瞬时耗散能量比，表明隔震支座有效耗能能力在短周期脉冲作用下较小，在长周期部分趋于稳定，而在中短周期部分单纯依靠隔震支座耗能不足以有效降低地震危害．通过引入瞬时输入能量概念，表明瞬时地震输入能量和结构地震响应密切相关，用瞬时输入能量来表征地震动强度是合适的指标．     

多层框架结构利用铅芯叠层橡胶支座加层减震分析

结合一幢多层框架结构应用铅芯叠层橡胶支座进行加层改造的工程实例，在对隔震层的抗侧刚度和阻尼比基于能量准则进行优化的基础上，利用Matlab语言编制了弹塑性时程分析程序，输入两条实际地震动记录和一条人工波．计算结果表明：各层位移和加速度响应以及最大层间剪力和最大层间位移均较加层前有所减少，特别是位移响应减少更为明显；同时也验证了该能量优化准则的合理性与有效性．这种加层减震技术既增加了使用面积，又提高了抗震能力，在中低层建筑的改造中具有良好的应用前景，值得推广．     

抗侧刚度比对防屈曲支撑钢框架结构地震响应和能量分配的影响

针对防屈曲支撑钢框架结构,建立了合理的弹塑性分析模型,选取了抗侧刚度比这一能够同时反映防屈曲支撑和框架结构特性的参量,分别对处于弹性状态及进入弹塑性状态的防屈曲支撑钢框架结构,进行了非线性时程分析并计算了结构的各项能量响应,同时还系统研究了抗侧刚度比对其能量输入和能量分配及地震响应的影响规律,并分析了抗侧刚度比的合理取值.     

多层钢筋混凝土框架结构“加层减震”能量时程分析

结合一幢多层框架结构应用铅芯叠层橡胶支座(LRB)进行加层改造的工程实例,在对隔震层的抗侧刚度和阻尼比基于能量准则进行优化的基础上,利用Matlab语言编制了能量时程分析程序,考虑地震动三要素和铅芯隔震支座动力特性(屈服位移和第二刚度系数)等影响因素,分析典型地震动作用下设置上述隔震元件LRB加层结构的能量输入、转化及耗散特性.分析结果表明,输入到结构的总能量较加层前有不同程度的增加,但是大部分都由隔震层来吸收和耗散,使得输入到原主体结构的能量较加层前大大降低,减震效果较为明显,证明提出的基于能量的优化准则的合理性与有效性.     

列车一维碰撞能量管理的综合评价模型

为了更科学全面地对列车碰撞能量方案进行配置和评价,以列车最大平均加速度、最大瞬时加速度和能量利用率为评价指标,利用序关系分析法和熵值法得到的主、客观指标权重推导出更加合理的综合权重系数;采用非线性加权综合法融合权重信息和评价指标信息,获得了列车一维碰撞能量管理综合评价模型;采用此模型对某型列车的15种能量配置方案进行综合评价. 研究结果表明:此模型综合评价结果与各指标性能变化幅度分析结果一致,具有较好的适用性和可靠性;方案4为最优方案,其最大瞬时加速度指标性能比方案8下降14.03%,但最大平均加速度指标性能和能量利用率指标性能分别比方案8提升了4.92%和19.44%;该结果既体现了对安全性影响最大的最大平均加速度指标的重要性,又综合考虑了与经济性相关的能量利用率指标.      

能量矩阵法求解结构振动模态的研究

提出一种计算结构模态的新方法.以能量守恒方程为基础,认为线性弹性系统最大振幅处的势能与平衡位置时的动能互相平衡.将弹性系统的势能和动能表达式写成矩阵的形式,对其作一定的变换处理后,通过对其进行特征值分解,可同时得到模态振型和固有频率.两个典型算例的验证表明,该方法是精确可靠的.相比于传统的计算方法,能量矩阵法可更方便地得到弹性系统的各阶模态.     

脉冲激励下的结构模态与模态能量

研究了脉冲激励了结构的响应、结构位移模态及结构模态参能量的分布，分析了高阶段模态对结构振影响的问题，从而说明了高阶段模态对结构振动位移的贡献随着模态阶数的上升逐步减少这一事实。并提出在以位移模态为基础和以应变模态为基础的问题研究中应分别考虑高价基础态的影响。     

隔震桥梁结构的简化反应分析及设计参数研究

在规则隔震桥梁结构简化为2自由度系统的基础上，利用等效线性化方法进一步将以隔震模态为主的2自由度隔震桥梁结构简化为双线性的单自由度隔震系统，考虑了隔震支座的双线性特性，并计入了隔震支座下部结构质量及墩柱粘滞阻尼比等参数对结构响应的影响，提出了相应的计算力学模型，重点讨论了隔震支座的剪切位移延性、硬化刚度比、隔震桥梁结构的质量比、隔震模态周期、墩柱周期及其粘滞阻尼比等参数对隔震桥梁结构在近场地震作用下非线性动力响应的影响，并对隔震支座设计参数的选取给出了合理的选择标准．     

MDOF桥墩结构基于能量的抗震性能分析方法

针对脉冲型近场地震动的高能量输入,有必要发展以能量为指标的结构抗震性能分析方法．基于能量平衡原理,在给出多自由度体系的地震输入总能量和滞回耗能需求、结构耗能能力以及总能量沿各节点分布等计算方法的基础上,建立了一种基于能量概念的桥梁结构抗震性能评估方法．以3座加拿大的实际桥墩为算例,以近震记录和模拟脉冲为输入,验证了所建议方法的有效性和必要性．最后,以MDOF实体桥墩的时程分析结果为基础,对采用Akbas模型近似确定能量在以弯剪变形为主的中、低高度RC桥墩各截面分布的适用性进行了检验．     

基于能量法的轮对蛇行运动稳定性

为了分析轮对蛇行运动的形成机理与能量传递机制, 基于车辆系统动力学理论推导了轮对蛇行运动的能量表达式; 借助轮对运动参数的相位关系和能量表达式, 确定了轮对蛇行运动过程中各部分所做的功及其对应的能量传递路线; 通过数值仿真计算不同参数条件下的输入能量, 对比了踏面等效锥度、轮对质量、一系悬挂刚度与重力刚度等参数对轮对稳定性的影响规律。研究结果表明: 蠕滑力和锥形踏面的协同作用是轮对产生蛇行运动的根本原因, 蠕滑力中的刚度项通过调节纵、横向蠕滑率向轮对系统横向运动输入能量, 蠕滑力中的阻尼项耗散轮对系统的能量; 当输入能量大于耗散能量时, 轮对蛇行运动发散, 当输入能量小于耗散能量时, 蛇行运动收敛, 当输入能量等于耗散能量时, 轮对做等幅周期运动; 增大轮对质量和车轮踏面等效锥度不利于轮对的稳定性, 增大一系悬挂纵、横向刚度对轮对稳定性有利; 踏面等效锥度对轮对稳定性的影响最大, 当锥度由0.15增大到0.20时, 输入能量增大了约9.5倍; 一系悬挂刚度的影响次之, 刚度由75kN·m-1增大到100kN·m-1时, 输入能量减小了约60%;轮对质量影响最小, 轮对质量由1 000kg增大到2 100kg时, 输入能量增长了约1.1倍; 在锥形踏面下, 重力刚度对轮对稳定性的影响可以忽略。