刚性支承桩纵向振动的半解析解

从三维轴对称土模型出发,考虑桩周土体的三维波动效应,对均质滞回材料阻尼土中完整端承桩在垂直协和激振力作用下的纵向振动特性进行分析,求解得到桩顶频域响应解析解、复刚度和速度导纳,利用卷积定理和傅里叶逆变换,求得半正弦脉冲激振力作用下桩顶速度导纳时域响应半解析解.     

刚性支承桩纵向振动的半解析解

从三维轴对称土模型出发,考虑桩周土体的三维波动效应,对均质滞回材料阻尼土中完整端承桩在垂直协和激振力作用下的纵向振动特性进行分析,求解得到桩顶频域响应解析解、复刚度和速度导纳,利用卷积定理和傅里叶逆变换,求得半正弦脉冲激振力作用下桩顶速度导纳时域响应半解析解.     

变阻抗桩纵向振动的半解析解

考虑桩周土体的三维波动效应,分析成层黏性材料阻尼土中桩顶受任意轴向激振力作用时变阻抗桩的纵向振动特性,求得桩顶频域响应解析解、复刚度和速度导纳,分析了底部土层模量变化和桩身阻抗变化对桩纵向振动特性的影响。     

变阻抗桩纵向振动的半解析解

考虑桩周土体的三维波动效应,分析成层黏性材料阻尼土中桩顶受任意轴向激振力作用时变阻抗桩的纵向振动特性,求得桩顶频域响应解析解、复刚度和速度导纳,分析了底部土层模量变化和桩身阻抗变化对桩纵向振动特性的影响。     

均质土中半埋入完整桩的瞬态波动响应

基于回传射线矩阵法,研究均质土中半埋入完整桩在半正弦脉冲激振力作用下桩顶的频域及时域响应,并与全埋入完整桩作对比,进一步分析外露桩长、土性参数对桩顶速度导纳和反射波的影响．结果表明：半埋入完整桩的速度导纳有大波峰夹小波峰的特征循环,相邻大波峰之间频率差反映外露桩和入土桩的长度;桩侧土刚度越大,反射波曲线整体向下偏移量也越大．     

桩的抗力分项系数的研究

根据对７８根钻孔桩的１２８根打入桩的系统分析,并使用校准法对现有钻孔桩和打入桩的抗力分项系数进行了研究,结果表明,总抗力的分项系数受分布类型影响较大。文中提出由递推法分层土模型计算分抗力分项系数,物理概念明确计算方法合理,结果可信。     

受横向动载的空心桩性能研究

应用综合刚度原理和双参数法对桩顶在横向动荷载作用下的实心桩和空心桩进行计算,通过改变截面形状和尺寸分别对相同直径的实心桩与空心桩和相同截面面积的实心桩与空心桩的挠度、弯矩、转角、剪力、土抗力集度进行计算.研究表明:空心桩比实心桩具有许多优点,如空心桩桩顶的挠度和转角较小,空心桩单位体积的承载力高等.     

考虑损伤作用下桩顶轴向荷载-沉降解析算式

假定桩土作用损伤变量的函数以及桩破坏时的状态,并选用理想弹性模型,导出了一组确定在损伤作用下桩顶轴向荷载-沉降曲线的解析算式,并由此分析了桩周和桩底土的影响以及桩承载力与其加载初始刚度间的关系。同时将考虑损伤后的算式与未考虑损伤作了比较,并根据试验数据计算出损伤前后桩的荷载-沉降曲线,得到一些相关的结论。     

弹性支承桩纵向振动的半解析解

从三维轴对称土模型出发,考虑桩周土体的三维波动效应,对弹性支承条件下桩的纵向振动特性进行分析,求解得到桩顶频域响应解析解、复刚度和速度导纳;利用卷积定理和傅里叶逆变换,求得半正弦脉冲激振力作用下桩顶速度导纳时域响应半解析解。     

一种桩承式路堤沉降的简化计算方法

针对路堤荷载作用下桩土复合地基的沉降计算,传统方法主要是把沉降分为加固区沉降和非加固区沉降两部分来考虑,存在着计算假设与实际不符、部分参数取值依赖于经验和无法较好考虑成层场地非均质性等缺点.基于此,通过引入均匀系数来考虑地基表面荷载分布的不均匀性,改进了正方形和三角形布桩条件下Hewlett & Randolph土拱模型,在此基础上,考虑桩土相互作用提出了一种桩土复合地基沉降的简化分析方法.该方法首先根据土拱模型和Vesic球孔扩张法分别计算桩顶、地基表面荷载和桩端力;然后采用可以考虑多土层的非均质地基土情况修正Mindlin解求得桩端力、地基表面荷载和桩侧摩阻力在地基内任意点引起的附加应力;其次通过分层总和法计算附加应力引起的沉降;最后将各分项沉降进行组合即可得到桩顶和地基表面沉降.将该计算方法结果与现场实测和数值分析结果进行对比,研究结果发现:简化分析方法的计算精度基本保持在5.0%~14.4%,计算精度能够满足工程需求.      

转向架橡胶件动态参数的高低温特性

针对高速列车转向架悬挂系统中的弹性橡胶件, 为掌握其非线性刚度和阻尼系数的频变、幅变和温变特性, 开展动态参数的高低温(-60℃~60℃) 特性试验, 阐述了橡胶件参数动态特性的试验方法, 对轴箱叠层橡胶弹簧和转臂定位橡胶节点进行轴向、径向的静态和动态测试, 根据载荷-挠度滞回曲线计算刚度和阻尼系数。试验结果表明: 常温23℃工况下, 橡胶件的刚度和阻尼系数仅表现出频变、幅变特性, 参数变化量却与环境温度强相关; 相比于常温23℃工况, -60℃极低温环境下的橡胶件刚度和阻尼系数均显著增大, 激振位移为0.50 mm时刚度增加1倍以上, 阻尼系数增加4~6倍, 并且激振频率越高两者增幅越显著; 60℃高温环境下, 相比23℃橡胶件刚度仅降低约5%, 阻尼系数仅降低约25%, 并且高温环境下橡胶件的频变和幅变非线性减弱; 低温引起车辆悬挂系统动态刚度和阻尼系数变化, 进而造成车辆动力学性能指标变化, 相比于常温, -40℃工况下运行安全性指标如脱轨系数增大约5%, 车体振动加速度显著增大约17%。     

常导电磁悬浮动态特性研究

以常导磁浮车辆的悬浮导向基本单元为对象，对采用两级串联悬浮控制的单磁铁悬浮系统进行悬浮刚度和阻尼特性的理论与数值分析．分析结果表明：电磁悬浮刚度与间隙反馈系数成正比，悬浮阻尼与间隙变化速率反馈控制系数成正比；车体二系悬挂频率、轨道基频和控制系统特征频率任意两者互相接近时，容易发生车轨共振．     

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。     

半主动动力吸振镗杆系统的颤振抑制机理

深孔镗削过程中,针对影响工件加工精度和表面质量的颤振现象,建立单自由度切削颤振系统的动力学模型,利用谐波平衡法求得机床主轴转速与极限切削宽度的关系式,并绘制了机床主轴转速与极限切削宽度的稳定性图,结合半主动动力吸振镗杆刚度和阻尼系数的可控性,分析了机床结构刚度及阻尼系数大小对颤振抑制的影响。研究结果表明：机床颤振频率随着主轴转速呈分段线性变化,增大机床结构的刚度和阻尼,系统的稳定性区域在一定范围内相应的增大。为今后进行半主动动力吸振镗杆具体模型的建立和相关参数的选取提供了理论依据,具有实际意义。     

辅助索接地的简化索网-阻尼器系统的阻尼和频率

索网-阻尼器-接地辅助索系统的振动特性研究对于拉索减振问题具有重要的工程应用价值.本文建立了由2根水平拉索和1根锚固于桥面的辅助索组成的简化索网系统,将辅助索简化为线性弹簧单元,基于弦理论,由拉索锚固端的位移边界条件和阻尼器、辅助索安装位置处位移及力的连续条件,推导得索网系统的复特征值方程,并由此求得阻尼和频率的数值解.以3、4阶振动模态为例,讨论了弹簧刚度、安装位置对最大模态阻尼比、阻尼器的最优阻尼系数和相应振动频率的影响.研究结果表明,索网系统的各阶模态存在奇数阶和偶数阶两种模态,两种振动模态具有不同的振动特性.随着辅助索与桥面连接段刚度的增加,最大模态阻尼比可能的取值上限将增加至单索-阻尼器系统的最大模态阻尼比值的2.0~2.4倍,但辅助索可选择的优化安装区间则变得更为狭窄和分散.      

船舶尾轴承的变形对其润滑特性的影响研究

在工作载荷和船体变形的共同影响下，船舶尾轴承发生变形并改变了轴承与螺旋桨轴之间的相对位置关系。导致螺旋桨轴轴颈中线与轴承中线之间形成一个变形夹角，这个夹角影响轴承润滑油膜的压力分布和刚度系数．通过对润滑油膜刚度系数的数值计算，分析了轴线问夹角对油膜刚度的影响关系．从计算结果可以得到：随着夹角的增大，油膜刚度kxx，kyy。和kxy。会增大，而交叉刚度kyz，减小，同时夹角只能在一定的角度范围内对油胰刚度产生影响．     

材料刚度匹配关系在地下结构减震原理中作用的研究

前期研究和工程实践证明,围岩、抗减震层和隧道衬砌等材料关于刚度、阻尼和密度之间的匹配关系,对隧道在地震过程中的动态响应有至关重要的影响。为更深入了解隧道动态响应与相关材料匹配关系之间的内在联系,利用动力学振动理论给出了关于地下结构位移传递系数的一个解析解,并首次提出关于地下结构综合位移传递系数的概念。对计算公式进行验证后表明：在隧道的抗减震设计中,当不考虑抗减震层的材料阻尼时,抗减震措施的材料刚度对地震波中的低频部分具有较好的减震效果,而对于地震波中的高频部分,抗减震层的减震效果不明显;无论是抗震层刚度的增加,还是减震层刚度的减小,均存在一个合理的刚度增大或减小的范围,当刚度位于该范围内时,才能使隧道的综合位移传递系数较小,并且在经济上不会产生浪费。     

路面随机不平度下车辆对路面的动载特性

采用快速傅立叶逆变换法对路面随机不平度进行时域模拟,建立二分之一车辆动力学模型,应用龙格-库塔法分析了路面等级、车速、载质量和车辆参数对路面动载荷的影响,研究了车辆产生的动载荷规律。仿真结果表明:车辆动载随着路面不平度的增大而明显增大;车辆动载和动载系数随着车速的提高而增大,且在固有频率附近会出现峰值;载质量的增加虽导致动载系数降低,但动载增大,故应严格限制超载现象;增大轮胎刚度和减小悬架阻尼都会引起车辆动载与动载系数的增大,因此,应限制高压轮胎的使用和选择合理的车辆阻尼参数。     

不同洞口位置节能砌块隐形密框墙体抗震性能

为了研究节能砌块隐形密框复合墙体的破坏形态及滞回性能、刚度退化、延性和耗能能力等抗震性能,以门洞位置为变化参数,设计制作了6个缩尺比例为1/2的墙体试件,进行了低周往复加载试验.首先,通过对比、总结的方法,得出了试件的破坏形态并分析了其滞回性能;其次,采用切线刚度计算方法,对比分析了各试件刚度退化规律;然后,通过图解法确定屈服位移,并利用公式计算位移延性系数,从而分析判断各试件的延性性能;最后,采用等效粘滞阻尼系数的计算方法研究试件的耗能能力.研究结果表明:在低周往复加载下,配筋合适的开洞复合墙体往往会发生剪压破坏,其破坏过程可分为弹性、弹塑性和破坏3个阶段;墙体试件的滞回曲线形状较为饱满,能表现出开洞的墙体会有良好抗震性能;中开洞墙体其骨架曲线下降段更为平缓,比偏开洞墙体的抗震性能更好;开洞位置越接近墙体的中间部位,墙体在弹塑性阶段刚度的有利贡献就越大,其变形能力也会越强;6个试件的延性系数均大于3,满足抗震规范要求,开洞位置越接近墙体中间的试件延性越好,其等效粘滞阻尼系数也越大,其耗能性能也越好;确定了墙体在不同性能目标时的变形容许值,为设计该类墙体提供理论基础.     

基于多因素分析的抗震结构阻尼耗能研究

阻尼耗散能量是基于能量性能抗震设计方法的重要指标,需要深入研究不同的地震动和结构特征参数下阻尼耗能的分配特征.以3种场地下的214条近断层地震记录为输入,以简化为理想弹塑性（EPP）、双线性（BL）和刚度退化（SD）滞回模型的单自由度体系的抗震结构在大量近场地震作用下的阻尼耗能分析为基础,从地震动特征和结构特性参数两种角度分别定量讨论了多种因素对结构阻尼耗能比值谱的影响规律.分析表明,场地土类型和断层距对阻尼耗能比的影响并不明显,持时和地震动峰值加速度在不同的周期和延性条件下对阻尼耗能分布比例有一定程度的影响,决定阻尼耗能分配比例的主要因素是结构阻尼、变形延性系数和结构自振周期.通过与计算结果的对比,指出了Akbas所建议计算方法存在的不足.研究成果对于探讨提高阻尼耗能的有效方法,发展基于能量原理的结构性能抗震设计方法具有参考价值.