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2007年  第24卷  第5期

基本方法
结构振动AMD控制系统主动控制力特征指标与分析
张春巍, 欧进萍
2007, 24(5): 0-009.
摘要:
首先提出了定量化研究结构振动的主动质量驱动AMD(Active Mass Driver)控制系统主动控制力方向等特征的一系列指标,包括表征主动控制力与质量块相对运动速度和相对运动位移等的方向关系、主动控制力与AMD子系统惯性力峰值和均方值的比例关系等指标。其次以一个单自由度结构受AMD系统控制为分析对象,设计三组代表性工况进行数值分析,采用经典线性二次型最优LQR(Linear Quadratic Regulator)控制算法,研究了AMD系统主动控制力特征指标、结构振动控制效果与控制算法参数和系统输入荷载等的相互关系,系统地分析和总结了AMD系统主动控制力特性及其控制效果影响因素。最后基于定量和定性分析结果,得出不能采用半主动变阻尼控制装置取代AMD系统中的作动器来实现主动控制的结论。
基于单边饱和拉索的结构振动最优控制
郭铁能, 陆秋海, 李俊峰
2007, 24(5): 0-028.
摘要:
拉索作动器已被引入结构振动控制中,但作动器具有单边饱和的非线性特点,因此,拉索控制难以直接采用要求控制无约束的LQG对结构振动进行控制律设计。针对拉索的单边饱和特点,提出了一种用分段性能指标代替原有的二次型性能指标的最优控制方法。将拉索的单边饱和特性考虑在内并以合适的抑制速度对结构振动进行控制。并证明了直接用LQG方法对结构振动进行控制律设计,通过拉索控制器取单边和饱和之后作用于结构也是一种最优控制。同时证明了加观测器的最优控制系统对结构振动控制是稳定的。对一悬臂梁振动进行数值仿真控制,结果验证了该最优控制率的可行性。
半无限大弹性地基等效刚度公式及其应用
龚耀清, 张正维
2007, 24(5): 0-016.
摘要:
根据Mindlin关于一集中力作用在半空间弹性体中的位移公式,采用能量等效原理推导出半无限大弹性地基考虑基础埋深时基坑底部的法向等效刚度和切向等效刚度公式、基坑坑壁的法向等效刚度和切向等效刚度公式。同理根据Boussinesq关于半空间体在边界上受法向集中力的位移公式和Cerruti关于半空间体在边界上受切向集中力的位移公式,推导出不考虑基础埋深时地基的法向等效刚度和切向等效刚度公式,以及运用这些公式计算出半无限大弹性地基取不同地基土时的等效刚度。最后举例说明了这些等效刚度公式在分析高层和超高层建筑的上部结构、基础、地基的共同工作时的应用。
单层球面网壳结构弹塑性稳定性能研究
曹正罡, 范 峰, 沈世钊
2007, 24(5): 0-023.
摘要:
有计划地针对六种实际尺寸的常用单层球面网壳结构,利用ANSYS软件及自编的前后处理程序进行了3200余例网壳双重非线性全过程分析。求得网壳的弹塑性极限承载力,系统地考察了初始缺陷和荷载不对称分布,支承条件等因素对单层球面网壳结构弹塑性稳定性能的影响,着重研究考虑材料非线性后网壳极限承载力的变化规律。通过这种大规模参数分析研究,较全面了解单层球面网壳结构的弹塑性稳定性能,为实际工程设计提供了理论依据和设计参考。
带刚臂的两节点精确悬链线索元的非线性分析
陈常松, 颜东煌, 陈政清
2007, 24(5): 0-034.
摘要:
为解决应用悬链线索元时锚固点的刚性连接问题,在应用悬链线基本方程导出的两节点悬链线索元的切线刚度矩阵基础上,推导出两端带任意刚臂的两节点精确悬链线索元的切线刚度矩阵显式表达式,并且分析了考虑索元初次张拉和成形使用两种条件下切线刚度矩阵的迭代求解技术。分析和算例表明,应用两端带任意刚臂的两节点精确悬链线索元可以很好地解决前述问题,且其有限元分析格式与不带刚臂的悬链线索元完全一致,而且当索元不带刚臂时该切线刚度矩阵可自动转化为相应的刚度矩阵,实用价值较强。
碳纤维格栅结构力学性能研究
范华林, 孟凡颢, 杨 卫
2007, 24(5): 0-046.
摘要:
为了得到轻质高强点阵材料和预测点阵材料的力学性能,应用嵌锁工艺设计和制备了混合三角格栅。根据连续介质力学方法预测拉伸主导型点阵格栅的等效刚度。对试件进行了面内压缩试验和三点弯曲试验,对比试验刚度和试件破坏模式说明了等效连续介质理论模型的可行性和点阵材料的优越性。
开孔结构风致内压脉动的频域法分析
余世策, 楼文娟, 孙炳楠, 李 恒
2007, 24(5): 0-041.
摘要:
提出了估算开孔结构风致内压脉动的频域分析方法,并实施了风洞试验进行验证。针对结构迎风面开孔的不利状况,根据伯努利方程导出内压响应动力微分方程,再采用能量法将非线性阻尼线性化,结合随机振动理论及迭代算法得到风致内压脉动量,通过数值算例分析了开孔结构内压频响特性及开孔率、开孔数量与开孔位置对风致内压脉动的影响。设计制作了迎风墙面具有不同开孔的刚性模型对结构内部进行风洞测压试验,试验结果与理论结果较为吻合。理论与试验研究结果均表明,对于结构单一开孔,空腔-孔口动力系统的频响特性及孔口外压谱决定了内压的脉动量,而多处开孔时各孔口风压的相关性也成为影响内压脉动的重要因素。
弹性圆柱薄壳在流体中的变形与内力分析
周小利, 白象忠
2007, 24(5): 0-052.
摘要:
应用薄壳弹性理论及流体力学基本方程,给出了圆柱壳在流体中流固耦合问题的基本关系式。阐述并应用相容拉格朗日-欧拉方法推导出流体绕壳横向流动时弹性圆柱薄壳的小弯曲变形问题的方程,并求解了流场的速度势和壳体的变形及内力分布。通过具体算例,绘出了流场分布图,讨论了有关参数变化对圆柱壳变形和表面压力系数的影响。
碳纤维增强压弯构件弹塑性失稳解析解
杨 刚, 王海滨, 张爱锋, 姜黎黎, 仇成竹
2007, 24(5): 0-057.
摘要:
基于计算压弯构件弹塑性失稳的Ježek法,推导了在轴压和弯矩共同作用下拉压侧粘贴碳纤维片材后矩形截面柱绕强轴失稳时极限荷载的计算公式,通过与有限元解进行对比,表明该解析解是正确的,它为构件弹塑性屈曲的基础理论研究提供了一个新的分析方法。计算结果表明,构件横截面进入塑性的区域越大,这种碳纤维的增强效果越为明显,可见,表面粘贴碳纤维对提高构件弹塑性极限荷载是十分有效的。
位错与含裂纹非理想界面圆形夹杂的干涉效应
刘又文, 郁 芳, 方棋洪
2007, 24(5): 0-062.
摘要:
研究了基体中任意位置的螺型位错与含裂纹非理想界面圆形弹性夹杂的干涉力学问题。运用复变函数的解析延拓技术与奇性主部分析方法,获得了该问题复势函数的一般解答。作为典型例子,求出了非理想圆形界面含一条裂纹时基体和夹杂区域复势函数的封闭形式解。计算了作用在螺型位错上的位错力。讨论了含裂纹的非理想界面以及材料失配对位错力的影响规律。结果表明:与含裂纹理想界面相比,非理想界面对位错力的影响更大,对位错的捕获能力更强。硬夹杂时,可能存在非稳定平衡点,使得非理想界面、界面裂纹和夹杂对位错的作用力为零;软夹杂时,非理想界面、界面裂纹和夹杂则始终吸引位错。
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