一、基于改进能力谱方法的位移反应估计(论文文献综述)
宋良英[1](2020)在《基于自适应Pushover分析的高层框架-剪力墙结构抗震性能评估》文中研究说明在基于性能的结构抗震评估中,弹塑性动力时程分析无疑是估计结构非线性响应量最可靠的方法。由于时程分析的复杂性,Pushover方法发展成一种有效且实用的用于结构抗震性能评估的代替方法。Pushover方法在估计以一阶振型为主的低层建筑结构的地震响应需求方面是可靠准确的,但不适用于受高阶振型影响较大的高层建筑。而考虑高阶振型影响的自适应Pushover分析能更准确地预测高层建筑结构的抗震性能。自适应Pushover方法多数是基于多层和高层框架结构的分析提出的,对于它是否适用于其他抗侧力结构体系还有待验证。因此,研究自适应Pushover分析方法对高层框架-剪力墙结构进行抗震性能评估的有效性在工程实践中具有重要的意义。本文以高层框架-剪力墙结构为研究对象,以Pushover分析方法为理论依据,采用Seismostruct程序对结构进行抗震性能评估,探讨了不同侧向荷载工况的Pushover分析对估计的结构非线性响应准确性和有效性的影响规律。本文通过PKPM结构设计软件设计了9层、15层和20层框架-剪力墙结构,并讨论了不同有限元程序、现浇楼板、不同单元类型、高阶振型和不同侧向荷载方式等几个方面对Pushover分析结果的影响,最后选择Seismostruct程序进行了自适应和非自适应Pushover分析以及弹塑性动力时程分析。以时程分析结果作为参考依据,对比研究基于力的自适应(FAP)、基于位移的自适应(DAP)、倒三角形分布和均匀分布四种不同侧向荷载工况对Pushover分析结果的影响。基于FEMA-440提出的改进能力谱法确定结构的性能点,对结构的楼层位移、层间位移角和塑性铰分布等抗震性能进行评估。结果表明:对于层数较低的结构,除均匀分布外,其余三种侧向荷载工况的Pushover分析均能准确地估计结构的非线性响应;对于高层结构,相比于其他的加载模式,DAP方法估计的结构抗震性能的结果更为准确有效。
张子璠[2](2020)在《地铁转向架构架可靠性测试及疲劳寿命评估关键技术研究》文中指出随着我国城市化进程的加快,城镇地区常住人口急剧增加,城市轨道交通作为快捷便利的公共出行方式受到了众多城市的欢迎,在国家政策的推动下,我国城市轨道交通目前迎来了一个空前的发展盛况。然而随着客流量与运营里程的不断增长,轨道车辆的使用环境也趋于复杂。转向架构架作为轨道车辆结构中最为关键的部件,对其可靠性的要求也不断提高,保证转向架在运用中具有足够可靠度的疲劳寿命成为了相关行业亟待解决的问题。目前我国针对构架的可靠性试验分析尚处于起步阶段,未形成一套规范化的体系,因此本文依托于有限元仿真和试验数据分析,针对构架的疲劳可靠性测试技术及寿命评估两类问题,开展了以下研究:(1)基于有限元理论,由位移模态出发,推导了应变模态的表达式,并验证了应变模态具有正交性。基于贝叶斯系统辨识理论,研究了基于最小化信息熵理论的传感器优化配置,同时分析了预测误差对结果的影响,提出了一种基于改进预测误差的优化方法,将归一化模态应变能之和的倒数作为预测误差协方差矩阵的主对角元;非对角元由结合了测点距离和响应水平的指数相关方程表示。以最小化信息熵为目标,采用逐步累积法得到最优测点位置。以转向架构架为研究对象,基于有限元模型进行传感器优化,结果表明:本文提出的优化方法可以有效减小测点的聚集效应,提高了配置的均匀性,并且保持了较高的测点信息量和良好的模态独立性。(2)针对构架实测应变信号中常见的两种干扰特征:工频干扰和脉冲干扰,根据其与应变信号统计意义和形貌上相互独立的特性,重点研究了基于盲源分离和压缩感知理论对信号进行降噪处理的方法,提出了基于独立分量分析去除工频干扰,以及基于形态分量分析去除窄带信号中的脉冲干扰的算法。在分析了现有算法存在的缺点基础上,研究了影响两种算法收敛速度和计算精度的因素,并提出了基于改进粒子群算法的独立分量分析方法,和基于快速自适应步长迭代法以及p-指数阈值降噪法的形态分量分析方法,采用仿真信号和实测信号对算法性能对比验证,结果表明改进方法在降噪效果上较传统方法有了明显改善。(3)基于频域疲劳理论研究了载荷系间的耦合关系,提出了载荷谱频域校准方法。基于线路实测载荷间的相关性,以载荷间互谱密度参数作为载荷间耦合作用的表征量,基于多轴频域疲劳基本理论推导了频域内等效应力的表达式;以应力信号自功率谱密度的0阶谱矩作为表征损伤的参量,根据损伤一致性原则,约束载荷对测点损伤的贡献比,采用NSGA-II多目标优化算法对各载荷系进行校准。基于实验室标定的“载荷—应力”传递系数和实测载荷、应力数据,分别考虑耦合作用及未考虑耦合作用对载荷系进行校准,结果表明:考虑耦合作用后,损伤校准结果误差带低于未考虑耦合作用的结果,且载荷调整范围小于后者。(4)研究了累积损伤随机性的影响因素,以Miner线性法则为基础,将累积损伤视为随机变量,采用新型启发式算法拟合出应力谱的概率密度函数,同时结合材料的S-N曲线方程推导出单位损伤增量的概率密度函数及统计量。研究了载荷作用次序对累积损伤的影响,基于损伤转化思想,建立了考虑载荷相互作用效应的概率累积损伤模型。建立具有固定效应和随机效应的Wiener过程,采用马尔科夫链—蒙特卡洛方法,根据累积损伤数据估计与运营里程相关的构架可靠度。最后基于长期跟踪实测数据对构架齿轮箱吊座部位的可靠度进行计算,结果表明:采用启发式算法拟合概率函数与实际数据吻合度较高;相比固定效应的Wiener过程,采用具有随机效应的Wiener过程建模可以更准确地揭示可靠度变化规律。(5)基于频域疲劳理论中的谱分解方法,将实测宽带随机信号转化成等频率窄带恒幅载荷信号应用于台架试验。推导了载荷相关系数与相位间的关系,考虑线路实测载荷间存在耦合性,根据台架控制系统的要求确定了程序载荷间的相关系数和相位差,并给出了损伤期望速率计算方法。根据损伤一致性原则,以最小化载荷计算累积损伤速率与实测应力累积损伤速率的均方误差为目标函数对程序载荷幅值进行校准,将基于实测数据建立的台架谱计算损伤线性扩展至列车运行240万公里后,与按照标准规定的台架试验方法加载规定次数后得到的损伤进行对比。结果表明,基于实测数据建立的台架谱不仅提高了试验效率,并且寿命评估结果较接近实测值。图66幅,表38个,参考文献185篇。
张锐[3](2020)在《结构抗震时程分析输入地震波选择方法研究》文中研究指明时程分析方法已广泛应用于结构抗震设计及抗震性能评估,分析中输入地震波不同,可能会导致所得结构反应结果存在较大的差异。如何选择合适的输入地震波并对其进行适当(线性)调幅,从而提高结构反应预估的准确性并使时程分析结果的离散性在合理范围之内,是工程师面临及需要解决的重要问题。目前已有选波方法优势各异,但仍存在不足。本文采用目前主流的目标谱匹配法,针对目标谱选择,提出了以“Newmark三联谱”为目标谱的选波方法,并构建了“条件Newmark三联谱”;针对谱匹配方法,提出了能够考虑高阶振型对结构反应不同贡献的加权调幅选波方法;还开展了算术与对数坐标下的谱匹配计算对时程分析结果产生的差异性影响研究。通过与传统方法的对比分析,探讨本文提出的选波方法的可行性,旨在为结构时程分析输入地震波选择提供有效的解决途径。本文的主要内容及结论如下:(1)考虑到Newmark三联谱对短、中、长周期结构地震反应均具有良好的相关性,因此提出了将Newmark三联谱作为目标谱的选波方法(即NM方法)。以美国联合钢结构计划(SAC Steel Project)提出的代表3种超越概率(即50年超越概率50%、10%和2%)的各组地震波平滑化的Newmark三联谱的均值反应谱作为目标谱;以SAC计划提出的代表洛杉矶地区低、中、高层建筑结构的3层、9层和20层Benchmark抗弯钢框架为实例,将NM方法与传统以加速度反应谱为目标谱的方法(SM方法)所得结构时程反应结果进行对比。NM方法对于低、中、高层结构非线性时程分析选波均具有可行性,当优选7条和10条地震波时,各超越概率下均能保证结构反应相对于目标反应的误差绝对值小于20%。NM在估计结构反应均值方面具有与SM方法相同的准确性;但在降低结构反应离散性方面较SM方法更有优势,而且这种优势在结构周期较长或结构非线性程度较高时更为凸显。(2)提出了能够考虑高阶振型对结构反应不同贡献的加权调幅选波方法(即WSM方法),其在较宽的匹配周期范围内计算匹配误差指标和地震波幅值调幅系数时,采用加权形式的最小二乘法,引入了由归一化振型(质量)参与系数确定的权重系数。以加速度均值谱为目标谱,采用加权优先和等权优先的两种排序方案,对比采用WSM方法与未考虑不同权重的选波方法(即等权SM方法)所得的结构反应。WSM方法在估计结构反应均值方面与SM方法具有相同的准确性。当优选7条和10条地震波时,可保证结构反应相对误差绝对值控制在20%以内。WSM方法的主要优势是,可以有效降低非线性时程分析结果的离散性,提高结构反应预估结果的可靠性,这一优势还不会受到结构动力特性、非线性程度、排序方案以及地震波数量的影响。(3)针对采用不同的坐标体系会给地震波调幅以及时程分析结果造成的差异性影响展开研究。基于高维向量理论揭示了算术坐标下目标谱选波的物理含义,并给出了对数坐标下谱匹配所得调幅系数的数学解释。对两种方法的差异性进行分析,对数坐标下谱匹配方法(即LSM方法)所得地震波的调幅系数“明显大于”算术坐标下谱匹配方法(即ASM方法)。这是由于ASM方法所得的调幅系数主要由反应谱值较大的短周期和中短周期段控制,而LSM方法所得的调幅系数主要由长周期段的反应谱值起控制作用。ASM和LSM方法对结构反应均值估计的准确度均可控制在±20%以内,但LSM方法在降低结构反应离散性方面更有优势,尤其对于周期较长且非线性程度较高的结构。此外,ASM与LSM方法的物理实质和数学解释进一步明确了上述提出的NM和WSM方法的必要性和创新性。(4)构建了“基于放大系数的条件Newmark三联谱(CNM-AF)”和“基于衰减关系的条件Newmark三联谱(CNM-GMPE)”以作为时程分析选波的目标谱,“条件分布”的引入也使条件Newmark三联谱能够与主流的概率地震危险性分析理论(PSHA)相结合。以CNM-AF、CNM-GMPE以及CMS为目标谱进行时程分析选波,并对结构反应结果做比较。提出的CNM-AF与CMS相比,依据两者所选出的地震波、调幅系数以及结构反应均值和离散性均比较相近。依据提出的CNM-GMPE所选地震波的调幅系数明显偏小,从而使其产生的结构反应也小于CNM-AF和CMS方法,其结构反应离散性也未因其良好的谱形匹配而明显低于其它方法。还提出了 CMS的阻尼修正方法,其可不受衰减关系影响,适用的阻尼比范围(0.5%~30%)及周期范围(0.01 s~10s)均比较广泛。
王梦晨[4](2019)在《结构分灾系统的随机地震响应分析及优化设计》文中指出随着经济和社会的飞速发展,结构在地震作用下会产生更严重的后果,这对基于性能的抗震设计提出了更高的要求。分灾设计是结构抗震设计的重要设计方法,它将整体结构分成两个部分,其中主体部分承担正常使用功能,而分灾部分通过耗散地震能量等方法保护主体结构免受灾害影响。分灾系统包含主体和分灾两个部分,结构特性更为复杂,地震动、结构参数与结构响应的随机相关性更为突出,给分灾系统随机响应计算带来挑战,确定性的结构分灾设计流程也需要进一步完善。另外,分灾结构的全寿命总费用优化中,考虑损伤指标随机性和损伤状态模糊性的损伤评估多层次建模等问题,也需要进一步研究。本文的研究工作属于国家自然科学基金重大研究计划“重大工程的动力灾变”中“重大建筑与桥梁结构地震灾变集成研究”项目,开展了含结构保险丝的分灾系统在地震下高效随机响应分析方法、分灾结构设计方法和全寿命优化方法等研究,进一步发展了分灾设计理论。首先,为了考虑高阶模态影响,改进了基于能量平衡的多模态Pushover分析方法。由经典的非线性静力分析方法着手,研究了基于能量平衡的多模态Pushover分析,该方法继承和发展能力谱方法,建立了 Pushover分析的能量格式。而后提出了组合法和包络法两种改进方法,在保留基于能量平衡的多模态Pushover分析方法优势的基础上进一步考虑高阶模态的对分析的影响,同时提高计算效率。组合法将基于能量平衡的Pushover分析解与高阶模态弹性分析解组合得到地震响应,而包络法将Pushover分析解与包括基本模态的结构整体的弹性解进行包络处理。最后通过算例评估了改进方法的性能。其次,为了考虑地震不确定性提出了随机分灾设计谱,完善了分灾系统的设计流程。针对含金属保险丝结构的分灾系统特性,通过Pushover分析得到单自由度的分灾三线性模型和分灾设计谱,其形式与等延性反应谱类似。考虑到地震动随机性,引入了一种能够分别考虑时域和频域特性的随机地震动模型,建立了随机分灾设计谱,并对谱的分灾参数集进行了分析。使用随机分灾谱完善了分灾设计流程,并针对以防屈曲支撑为分灾构件的9层框架结构进行了设计。将随机分灾设计谱得到的设计方案与原确定性谱的设计进行对比,表明了随机分灾设计谱的特性和优势。再次,提出了基于Copula函数的分灾系统随机响应分析方法。引入了统计Copula函数,其能够考虑数据相关性,连接任意边缘概率分布和联合概率分布。针对结构系统响应与结构和载荷的随机参数必然存在的强烈相关性,通过Copula函数建立了结构、载荷和响应的联合概率分布模型,响应的随机分析可以由条件分布的形式直接得到。该方法相当于通过结构-载荷-响应的Copula联合概率分布建立了结构响应分布的“谱”,简化结构随机分析流程并提升结构优化效率。使用三线性的单自由度分灾系统对基于Copula的随机分析方法的效果进行了验证,考虑了结构、载荷和响应的不同联合分布情况给出了随机分析流程。最后,建立了分灾系统的多目标全寿命总费用优化设计方法。结构生命周期总造价主要由结构材料的初始成本和生命周期内的损伤损失组成,考虑到两者的冲突特性和决策者的偏好情况,使用多目标优化方法建立分灾系统的全寿命优化流程。针对分灾系统优化中生命周期损伤评估困难的问题,采用基于Copula函数的随机响应分析方法对分灾系统的损伤指标进行随机建模,采用模糊评判准则对损伤极限状态进行建模。以分灾构件的尺寸与排布情况为设计变量,使用NSGA-II算法对典型的分灾框架结构进行了优化设计并对比讨论了优化结果。
王昕炜[5](2019)在《非线性最优控制问题的保辛伪谱方法及其应用》文中研究指明实际工程中的最优控制问题面临强非线性、约束、时滞等复杂特性,难以使用解析法完成求解。在构造最优控制问题数值算法时,人们通常单纯地关心如何提高数值解对解析解的逼近程度,却并未对最优控制问题本身的数学结构加以利用。事实上,最优控制问题可以通过Pontryagin极大值原理导入Hamiltonian系统,而保辛方法可以高效、精确地求解Hamiltonian系统。此外,直接法中的伪谱法由于其良好的精度目前求解最优控制问题的最流行的数值方法。然而伪谱法本质上是一种通用的近似方式,不应仅被局限于直接法的构造当中。基于这样的现状,本文考虑利用伪谱法的优良数学特性,在间接法的框架下发展求解非线性最优控制问题的保辛伪谱算法。本论文的具体工作如下:1.针对一般性无约束非线性最优控制问题,提出了多区段的保辛伪谱算法。数值算例表明,相对于基于均匀Lagrange插值的保辛方法,本文方法在数值精度和计算效率方面均有明显的优势。此外,为避免为了提高数值解精度而盲目加密求解网格,基于状态变量曲线的相对曲率提出了一种自适应hp网格加密技术。2.针对含有不等式约束的非线性最优控制问题,结合序列拟凸化方法,提出了多区段的保辛伪谱算法。通过Lagrange乘子法,纯状态、纯控制以及状态-控制混合三类约束,得以在统一的框架下进行处理,并得到严格满足。通过数值算例表明,相较于经典伪谱法以及自适应hp伪谱法,本文方法在数值精度和计算效率方面具有明显的优势。3.针对含有状态时滞的非线性最优控制问题,结合序列拟凸化方法,提出了多区段的保辛伪谱算法,首次实现了对时滞最优控制问题的保辛求解。数值算例表明,相比于伪谱方法和同伦打靶方法,本方法在数值精度和计算效率方面均具有一定的优势。4.基于2中发展的保辛伪谱算法,结合滚动优化的思想,构造了可以考虑约束的保辛伪谱模型预测控制和保辛伪谱滚动时域估计算法,以服务于闭环控制的需要。分别通过桥式起重机轨迹跟踪问题和航天器的状态估计问题,验证了两类算法的有效性。本论文发展的这系列保辛伪谱算法具有丰富的收敛特性,通过调节子区间数目或伪谱近似阶数,可以分别使算法呈现线性和指数的收敛速度。由于该系列算法基于最小作用量原理构造,涉及的核心矩阵天然地具有稀疏、对称的特性,而且多区段的特性极易实现并行计算,为大规模非线性最优控制问题的高效、精确求解提供了潜在的可能。此外,针对实际的轨迹优化问题,离线的轨迹规划连同在线的轨迹跟踪和状态估计得以使用相同的保辛伪谱算法进行求解,为控制算法在硬件上的集成提供了极大的便利。
尹建华[6](2019)在《地震动输入对结构倒塌易损性的影响研究》文中研究指明上世纪90年代,美国太平洋地震工程研究中心(PEER)针对新一代基于性能的地震工程以及抗震设计,提出了四个具体的研究框架,即地震危险性、结构响应、结构易损性以及损失评估。我国有关结构易损性和损失评估工作中的选波环节基本采用根据震级-震中距、或根据美国应用技术委员会(ATC)研究报告中给出的建议方法、或直接采用ATC63推荐数据集等选取强震动记录。上述做法都是通过部分地震动参数来控制,导致最后选取的强震动记录数量相当庞大而不具鲁棒性且无法体现目标场地的地震危险性水平,同时直接影响后续易损性以及损失评估的结果。基于上述原因,本文将以国内外最新强震动记录数据库作为基础数据,考虑工程场地的地震危险性,并与结构自身特性相结合,分别从单向地震动输入选取以及双向地震动输入选取等环节出发,对传统的倒塌易损性分析方法进行改进,对按现行规范设计的结构抗震性能进行科学合理评估。主要研究内容如下:(1)分析了震级、震中距以及场地条件等地震参数对倒塌易损性的影响。以NGA-WEST1作为备选数据库,以三种不同自振周期的二维框架为例,通过震级、震中距以及场地条件等三种地震动参数对备选数据库进行单变量控制分组,并基于IDA的结构倒塌易损性方法与ATC63工况进行对比分析,结果表明在结构倒塌易损性分析工作中选取地震动输入时需要考虑震级、震中距以及场地条件等地震参数影响的必要性,同时说明了三种常用地震动选取方法的不足;提出了衡量地震动相对能量差异的参数ISa,揭示了震级、震中距以及场地条件等地震参数产生影响的内在原因。(2)提出了条件均值谱(CMS)和IDA相结合的结构倒塌易损性分析方法。分别选取了华北地区以及西南地区的两个地震安全评价工程为研究对象,以三个不同自振周期混凝土框架结构作为目标结构,基于改进的IDA方法与一致概率谱、规范谱以及ATC63数据集得到的易损性结果进行讨论分析。结果表明,后三种数据集得到的易损性结果相比条件均值谱工况更易倒塌;针对于长周期结构,采用单点周期CMS会使得倒塌易损性计算结果显着低估实际的倒塌超越概率,容易造成偏危险的性态分析结果,因此建议采用包络CMS谱来考虑多阶振型的影响。(3)引入CMS改进了传统IDA方法和条带法的结构需求概率危险性分析中关于地震动输入的选取过程,同时构建了基于CMS和条带法相结合的结构倒塌易损性分析计算流程。首先,对传统的全周期选波方法进行了改进,能有效的控制地震动离散性,且均值更接近估计值;其次,基于CMS对传统的IDA和条带法的结构需求概率危险性计算流程进行了改进,并与传统的两种云图法算例对比分析,其中CMS-条带法与CMS-IDA方法的易损性结果在四种性态水平下均保证了较好的一致性,而因两种云图法算例的选波环节中离散性而导致最终结果存在差异;最后,从中国地震概率危险性分析出发,将条件均值谱与条带法结合,对结构倒塌易损性分析,通过与CMS-IDA方法进行对比验证了改进方法的合理性,并且说明了缺少低水平年超越概率条件下CMS-IDA方法可以替代CMS-条带法。(4)提出了水平正交双向地震动选取方法,建立了基于CMS选取地震动输入的结构三维结构倒塌易损性分析计算流程,并将其推广应用于结构的易损性曲面分析工作中。首先,通过旋转角度将观测记录在水平向进行分解作为新的备选记录,事实证明该方法能有效扩充备选数据库,满足工程选波需求;其次,在单方向地震动输入选取基础上,提出了水平正交双向地震动输入选取流程,并与规范等传统双向选取方法进行对比,表明该流程具备考虑强震动观测方位依赖性且兼顾天然水平双向地震动自身特征的优点;第三,以普通框架结构和核心筒为例,合理科学地将双向选波、地震危险性以及倒塌易损性等环节衔接在一起;最后,通过条件均值谱、双向选波方法、多角度输入以及易损性等四个环节构建了易损性曲面分析方法,并且以不同框架结构为算例说明了结构考虑地震动输入方向的必要性以及易损性曲面分析的科学合理性。
胡孔亮[7](2019)在《基于Pushover的连拱桥抗震性能分析》文中研究指明桥梁作为交通运输中的枢纽工程,保障桥梁在遭遇地震作用后的安全性能十分必要。我国在地震区建有许多石拱桥,其中不少以连拱形式存在,多孔拱桥特别是对于其中桥墩比较柔的,由于存在连拱作用,与单孔拱桥相比震害更为严重。随着基于性能抗震设计思想的流行,如果能将其代表性方法Pushover这种简明可靠的抗震性能评估方法应用到这种传统桥型中,对于这类桥梁的保护和发展都极为有利。本文以某五跨连拱桥为例,研究Pushover分析方法在多孔拱桥中的适用性。先对桥梁的自振特性进行分析供后面振型选择参考,根据桥址场地条件选取三条适用本桥的地震波进行时程分析。Pushover分析时选择质量中心为位移控制节点。选用固定型加载方式中的均布和倒三角模式,以及等效基本振型的自适应型模式分别对结构横桥向和纵桥向进行加载得到能力谱曲线,并与三条地震波转换的需求谱结合,应用ATC-40能力谱法、Chopra的改进能力谱法及简化能力谱法求得结构的地震响应,并采用能考虑高阶振型影响的模态Pushover方法对本桥抗震性能进行分析,将计算结果与时程分析对比,找出适合本桥型的侧向荷载加载方式和能力谱方法,最后将能力谱曲线与我国规范反应谱转换得到的需求谱相结合,评估桥梁在各级地震作用下的损伤情况。分析得出连拱桥振型参与质量分布比较离散,横桥向基本振型不起控制作用,纵桥向基本振型起控制作用。横桥向刚度较大,在规定的设防水准下基本处于弹性阶段,本桥最不利地震荷载组合应以纵桥向地震作用为主。对横桥向进行Pushover分析时宜采用倒三角加载模式,结果较计算更为复杂的自适应型模式要精确。对于纵桥向,采用自适应型模式加载结合Chopra的改进能力谱法求解能够准确评估桥梁的地震响应。模态Pushover方法计算结果精度较高,对于受高阶振型影响比较大的连拱桥,模态Pushover分析可以更加准确地评估结构的地震响应。桥梁在要求的7度抗震设防烈度下能保持较好的工作性能,基于性能的抗震评估方法能够准确细致地评估结构在不同设防烈度下的性能状态,因而工程应用前景广阔。
梁超[8](2017)在《高坝泄流诱发结构和场地振动机理和减振方法研究》文中认为随着我国水利枢纽建设的蓬勃发展,一大批高坝或超高坝投入运行或开始筹建,这些工程的共同特点是“水头高、流量大、泄洪功率大、河谷狭窄、地质条件复杂”,这使得泄洪诱发的振动问题非常突出。传统的研究主要考虑水工结构自身的振动安全,随着越来越多的大型水利水电枢纽投入运行,高坝泄洪诱发的地基和周边场地振动及其环境影响逐渐引起了工程界的重视。高坝泄流诱发结构和场地振动属于同一个不可分割的物理过程,即在水流荷载激励下,水工结构首先发生振动,然后振动经由地基传递至周边场地。在“水流荷载-水工结构-地基-周边场地”的耦合动力体系中,水流荷载激励下的水工结构振动是地基和场地振动的直接振源,而影响工业生产、居民人身安全和日常生活的场地振动则是上述耦合体系的动力响应。本文主要从高坝泄洪诱发的结构和场地振动两个方面入手,对其振动机理和减振措施进行了研究。首先归纳整理了国内外对于泄洪诱发结构和场地振动的研究进展,其次针对结构和场地振动分别涉及到的振动和波动问题介绍了目前常用的理论分析和模型试验方法。然后,重点研究了高坝泄流诱发非经典阻尼水工结构的振动特性及减振措施,高坝泄洪诱发坝体附属结构的“伴生”振动机理,基于乌东德拱坝水弹性模型试验提出了减振调度优化运行方案,并进行了高坝泄流诱发场地振动的结构放大特性与减振研究。取得以下研究成果:(1)高坝泄流诱发结构振动响应特性及减振研究。以多点激励结构动力方程为基础,由于阻尼矩阵的非正交性,利用复模态分解方法对动力方程进行解耦,然后在考虑耦合阻尼项的条件下,重新推导了传统的复多点反应谱方法(CMSRS)。改进的CMSRS方法对于不同空间位置荷载激励和不同结构响应模态之间相互影响的考虑更加全面,能够更加准确地计算具有复杂阻尼条件的水工结构动力响应,进而利用所提出的方法研究了耦合阻尼器的减振效果。(2)高坝泄洪诱发坝体附属结构的“伴生”振动机理研究。首先基于原型观测数据分析了泄洪过程中锦屏拱坝闸门振动随开度增加而减小的特殊现象。基于传统的被动吸振器理论和相关结构的干/湿模态数值分析,考虑更加复杂的荷载和阻尼条件,并将研究对象由传统的主体结构转化为附属结构,提出了一种简化的理论模型以分析主体结构上附属结构的动力响应。分析表明锦屏表孔闸门振动是由中孔闸门振动而产生的伴生振动,并解释了表孔闸门振动随开度增加而减小的原因。(3)高坝泄流诱发场地振动特性及调控减振研究。根据水力学及结构动力学相似条件,依据乌东德拱坝及水垫塘实际体型,设计并建造了水弹性模型,基于模型试验结果研究了表中孔敞泄和表孔局开泄洪的调度方式对水垫塘底部基岩和边坡振动的影响。综合试验结果,针对不同坝身泄流量范围,提出了泄流运行减振优化调度方案。(4)高坝泄流诱发场地振动的结构放大特性与减振研究。首先理论分析了场地振动的窄频带特点,并根据实测数据对理论分析进行了验证。然后应用基础隔振衰减结构的动力响应,由于场地振动的窄频带特点,不必考虑低频共振问题,有利于简化隔振器的设计。同时考虑隔振体系的非线性性质,通过改进的概率分析方法,对其进行了动力响应分析,并利用数值模型验证了所提出的改进方法。总之,高坝泄洪诱发的水工结构和地基场地振动是同一物理过程的不同阶段,地基和场地振动总是以水工结构振动为直接振源,对于场地振动的产生机理和减振方法的研究离不开对结构振动的深入分析,无论对水工结构还是周边场地进行振动衰减,都可以有效地衰减甚至避免不利的环境振动。本文所研究的水工结构和场地振动机理和减振措施,可以为泄洪振动问题的进一步研究和减振方法的合理选择提供参考和依据,具有较强的现实意义。
王婷[9](2014)在《能力谱法的等效阻尼比模型改进研究》文中指出Pushover分析方法本质为一种静力分析方法,可模拟分析在地震作用下结构构件塑性铰出现的先后顺序及各个阶段的地震作用下的结构破坏状态,是实现结构基于性态抗震设计的重要手段。在该方法中一般采用能力谱法来求取结构性能点,等效阻尼比模型的确定对能力谱法估计结构地震反应的精度影响很大。为使能力谱法既简洁高效,又能对结构的性能点估计的更加合理,本文对此开展相关研究,提出了用于能力谱法的等效阻尼比改进模型,主要内容有以下几点:1.对Pushover方法的基本原理,对求取性能点的能力谱方法的概念、原理及步骤进行了详细的介绍;对等效阻尼比模型的研究现状做了详细的整理和总结。2.对ATC-40中的能力谱法的安全性进行验证。设计并分析了一栋3层钢筋混凝土框架结构,分别采用能力谱法和非线性时程分析法求解最大层间位移角。通过对比发现,在时程分析法所采用地震动的归一化反应谱与对应的规范设计谱在结构自振周期附近拟合相对较好的情况下,能力谱法得到的最大层间位移角较非线性时程分析法的偏小,即对结构地震反应估计不足。究其原因,发现能力谱法的等效阻尼比模型是基于结构最大位移处的滞回耗能得到的,但在实际地震作用下,结构各点反应的滞回关系并不总是遵循最大位移处的滞回关系,因此存在对等效阻尼比估计过高,导致对地震反应估计偏低的问题。3.针对ATC-40中采用的能力谱法对结构地震反应估计不足展开研究,本文为与Pushover分析方法所用的分析模型相一致,采用单自由度分析模型,根据不同场地类别及远、近场等条件选取地震动,经大量非线性时程分析拟合得到结构谱位移Sd和谱加速度Sa的关系曲线,并与采用包括ATC-40能力谱法等效阻尼比模型的7种等效阻尼比模型折减规范设计反应谱得到的谱位移Sd和谱加速度Sa关系曲线进行对比,发现现有等效阻尼比计算模型并不适用能力谱法。由此当设计谱转换到需求谱时,通过改变阻尼比进行折减拟合,给出了等效阻尼比随着延性系数的变化曲线,最终拟合出适用于能力谱方法的改进等效阻尼比模型。4.将采用上述改进等效阻尼比模型的能力谱法简称为本文能力谱法,为验证该方法在实际结构应用中的精度问题,又增加设计了5层和7层钢筋混凝土框架结构,分别对3、5及7层钢筋混凝土框架结构进行Pushover分析和根据《GB50011-2010建筑抗震设计规范》选取的不同地震动进行非线性时程分析,将ATC-40中能力谱方法和本文能力谱法得到的性能点的最大位移及最大层间位移角和时程分析结果对比,发现在地震动归一化反应谱与对应规范设计谱在结构自振周期附近拟合较好的情况下,本文能力谱法能做出相对较好的地震反应估计。
李明[10](2014)在《基于Pushover的石拱桥地震响应分析》文中研究说明我国是一个地震多发国家,而桥梁工程在整个交通运输行业有着不可替代的作用。开展桥梁结构抗震研究,提高桥梁结构抗震性能,是我国交通建设面临的重大课题。本文以Pushover分析方法在石拱桥上的运用为基本出发点,研究了Pushover分析方法、能力谱法和模态Pushover分析方法在石拱桥结构弹塑性地震响应分析中的应用,并结合司庄石拱桥实例,对其适用性进行了讨论。文中介绍了Pushover分析方法的基本原理和步骤,同时介绍了常见的几种侧向加载分布形式和控制节点的选择方法。结合石拱桥实例把采用三种侧向加载分布形式的结果与时程分析的结果进行了比较,分析可知对于石拱桥的横桥向来讲,在不考虑拱上建筑时,倒三角侧向加载分布形式的Pushover分析方法所得的位移结果与弹塑性时程分析的结果最为接近。文中详细阐述了ATC-40能力谱法、Chopra的改进能力谱以及简化能力谱的基本理论和实施步骤。利用Pushover分析的结果曲线,分别采用三种方法对实例石拱桥的主拱圈进行了地震响应分析,主要针对位移值进行讨论。研究表明Chopra的改进能力谱法计算精度最高,而简化的能力谱法计算精度没有Chopra的改进能力谱法高,但是计算过程简单。文中介绍了模态Pushover分析方法的基本原理和基本步骤,这种方法的优点在于考虑了高阶振型对结构的影响,同时计算了实例桥在这种方法下的地震响应,并与弹塑性时程分析的结果进行了对比,表明模态Pushover分析方法的精度要比第四章的三种能力谱分析方法都要高。论文的研究成果可以作为同类桥梁Pushover分析的依据,对其它类似的桥梁Pushover分析也有一定的参考价值。
二、基于改进能力谱方法的位移反应估计(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于改进能力谱方法的位移反应估计(论文提纲范文)
(1)基于自适应Pushover分析的高层框架-剪力墙结构抗震性能评估(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 Pushover分析方法的研究现状 |
1.2.1 Pushover分析方法在国外的发展 |
1.2.2 Pushover分析方法在国内的发展 |
1.3 钢筋混凝土高层建筑结构 |
1.3.1 框架结构 |
1.3.2 剪力墙结构 |
1.3.3 框架-剪力墙结构 |
1.4 结构抗震分析方法 |
1.4.1 线性方法 |
1.4.2 非线性方法 |
1.5 本文研究的目的和主要内容 |
第二章 Pushover分析方法的基本原理 |
2.1 引言 |
2.2 Pushover分析方法的基本假定 |
2.3 等效单自由度体系的建立 |
2.4 侧向荷载分布模式 |
2.4.1 固定性侧向荷载分布模式 |
2.4.2 适应性侧向荷载分布模式 |
2.5 结构目标位移的确定 |
2.5.1 ATC-40能力谱法 |
2.5.2 FEMA-356目标位移系数法 |
2.5.3 FEMA-440改进的等效线性化法 |
2.6 Pushover分析方法的流程步骤 |
2.6.1 传统Pushover分析方法的流程步骤 |
2.6.2 自适应Pushover分析方法的流程步骤 |
2.7 Pushover分析方法的不足与局限性 |
2.8 本章小结 |
第三章 Seismostruct程序介绍及结构设计与建模 |
3.1 引言 |
3.2 Seismostruct程序简介 |
3.2.1 Seismostruct特点概述 |
3.2.2 Seismostruct的单元类型 |
3.2.3 Seismostruct的分析功能 |
3.3 RC框架-剪力墙结构设计 |
3.3.1 结构1-20层RC框架-剪力墙结构 |
3.3.2 结构2-15层RC框架-剪力墙结构 |
3.3.3 结构3-9层RC框架-剪力墙结构 |
3.4 结构模态分析 |
3.4.1 20层RC框架-剪力墙结构的模态分析 |
3.4.2 15层RC框架-剪力墙结构的模态分析 |
3.4.3 9 层RC框架-剪力墙结构的模态分析 |
3.5 RC框架-剪力墙结构的有限元建模 |
3.5.1 材料属性 |
3.5.2 截面与单元类型 |
3.6 本章小结 |
第四章 弹塑性分析方法的工程应用 |
4.1 引言 |
4.2 动力弹塑性时程分析 |
4.2.1 地震波的选取 |
4.2.2 算例分析的结果与讨论 |
4.3 静力弹塑性Pushover分析 |
4.3.1 不同有限元程序的Pushover分析比较 |
4.3.2 考虑现浇钢筋混凝土楼板对Pushover分析的影响 |
4.3.3 不同单元类型的Pushover分析 |
4.3.4 考虑高阶振型影响的自适应Pushover分析 |
4.3.5 不同侧向荷载分布模式的Pushover分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于改进能力谱法的抗震性能评估 |
5.1 引言 |
5.2 基于改进能力谱法的性能点的确定 |
5.2.1 基于改进能力谱法求取性能点的要点 |
5.2.2 不同侧向荷载分布性能点的确定 |
5.3 基于改进能力谱法的抗震性能评估 |
5.3.1 结构楼层位移 |
5.3.2 最大层间位移角 |
5.3.3 塑性铰分布 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
附录 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(2)地铁转向架构架可靠性测试及疲劳寿命评估关键技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 选题背景及工程意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 可靠性测试技术研究现状 |
1.2.1.1 传感器优化配置方法 |
1.2.1.2 信号处理方法 |
1.2.2 疲劳可靠性评估研究现状 |
1.2.2.1 时域疲劳评估方法 |
1.2.2.2 频域疲劳评估方法 |
1.3 本文主要研究内容 |
2 基于模态识别的传感器优化布置研究 |
2.1 应变模态理论 |
2.1.1 应变模态推导 |
2.1.2 应变模态正交性 |
2.2 参数估计与信息论 |
2.2.1 Fisher信息阵 |
2.2.2 Beyes参数估计 |
2.2.3 信息论基础 |
2.3 基于信息熵的传感器优化 |
2.3.1 Beyes系统辨识 |
2.3.2 基于信息熵的模态识别 |
2.3.3 传感器优化准则 |
2.3.4 传感器数量确定判据 |
2.4 预测误差 |
2.4.1 误差组成 |
2.4.2 测量误差 |
2.4.3 模型误差 |
2.4.4 改进的预测误差 |
2.5 地铁车辆转向架传感器优化实例 |
2.5.1 传感器优化步骤 |
2.5.2 有限元模态计算 |
2.5.3 传感器数量优化 |
2.5.4 模型误差对结果的影响 |
2.5.5 改进的预测误差对结果的影响 |
2.6 本章小结 |
3 异常信号降噪方法研究 |
3.1 运营工况测试 |
3.1.1 测试线路 |
3.1.2 测试系统 |
3.2 工频干扰去除方法 |
3.2.1 基于带阻滤波的工频降噪法 |
3.2.2 独立分量分析 |
3.2.3 Fast ICA算法 |
3.2.4 基于改进粒子群算法的ICA |
3.2.5 信号重构质量评价标准 |
3.2.6 实测信号处理 |
3.3 脉冲干扰去除方法 |
3.3.1 脉冲干扰特征分析 |
3.3.2 MCA方法 |
3.3.3 基于FASTA结合p-指数阈值降噪法的MCA方法 |
3.3.4 算法仿真验证 |
3.3.5 实测信号处理 |
3.4 本章小结 |
4 载荷谱频域校准方法研究 |
4.1 构架标定方案 |
4.1.1 转向架构架载荷系 |
4.1.2 “载荷—应力”系数标定方案 |
4.2 载荷谱频域损伤计算方法 |
4.2.1 频域内的“载荷—应力”传递关系 |
4.2.2 频域疲劳损伤计算方法 |
4.3 载荷谱频域损伤一致性校准 |
4.3.1 损伤一致性原则 |
4.3.2 NSGA-II多目标优化 |
4.3.3 载荷系损伤一致性校准 |
4.4 载荷谱校准算例 |
4.4.1 “载荷—应力”系数标定结果 |
4.4.2 实测载荷相关性分析 |
4.4.3 载荷校准结果对比 |
4.5 本章小结 |
5 基于实测数据的转向架可靠性研究 |
5.1 累积损伤模型 |
5.1.1 经典累积损伤理论 |
5.1.2 恒定应力下概率累积损伤理论 |
5.1.3 多级加载累积损伤模型 |
5.2 参数估计方法 |
5.2.1 最小二乘法 |
5.2.2 假设检验 |
5.2.3 基于群优化算法的参数拟合 |
5.3 Wiener过程及可靠性求解 |
5.3.1 Wiener过程简介 |
5.3.1.1 独立增量过程 |
5.3.1.2 Wiener过程定义及特点 |
5.3.2 基于固定效应Wiener过程的退化数据建模 |
5.3.3 基于随机效应Wiener过程的退化数据建模 |
5.3.4 MCMC方法 |
5.4 算例分析 |
5.4.1 损伤数据 |
5.4.2 数据建模与可靠度评估 |
5.5 本章小结 |
6 台架程序谱编谱方法研究 |
6.1 台架谱研究现状 |
6.1.1 标准中的台架谱加载方式 |
6.1.2 基于线路载荷的台架谱加载方式 |
6.1.3 台架试验设备现状 |
6.2 多通道加载的台架试验谱编谱方法 |
6.2.1 台架谱编谱背景 |
6.2.2 恒幅载荷推导方法 |
6.2.3 台架谱相位研究 |
6.3 算例说明 |
6.3.1 程序谱损伤一致性调整 |
6.3.2 时域验证分析 |
6.3.3 与国际标准载荷谱对比 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
附录 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(3)结构抗震时程分析输入地震波选择方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 选题背景和研究意义 |
1.2 结构抗震时程分析输入地震波选择研究进展 |
1.2.1 基于地震信息的选波研究 |
1.2.2 基于目标谱的选波研究 |
1.2.3 基于地震动强度指标的选波研究 |
1.2.4 选波研究中的其它问题 |
1.3 本文研究目的与内容 |
2 以Newmark三联谱为目标谱的选波方法 |
2.1 引言 |
2.2 以Newmark三联谱为目标谱的选波方法 |
2.2.1 Newmark三联谱简介 |
2.2.2 以Newmark三联谱确定目标谱 |
2.2.3 匹配误差及调幅系数 |
2.3 抗弯钢框架结构分析模型的建立 |
2.3.1 SAC抗弯钢框架结构参数 |
2.3.2 有限元分析模型 |
2.3.3 有限元模型校核 |
2.4 不同目标谱选波的结构时程反应对比分析 |
2.4.1 备选波数据库 |
2.4.2 地震波调幅及分组 |
2.4.3 结构反应对比分析 |
2.5 本章小结 |
3 加权调幅选波方法 |
3.1 引言 |
3.2 以加速度反应谱为目标谱的加权调幅选波方法 |
3.2.1 加权调幅方法简介 |
3.2.2 α和β参数影响的讨论 |
3.3 不同调幅方法的结构时程反应对比分析 |
3.3.1 地震波调幅及分组 |
3.3.2 结构反应对比分析 |
3.4 以Newmark三联谱为目标谱的加权调幅选波方法 |
3.4.1 WNM方法简介 |
3.4.2 地震波调幅及分组 |
3.4.3 结构反应对比分析 |
3.5 本章小结 |
4 地震波选择在算术与对数坐标下的差异性研究 |
4.1 引言 |
4.2 算术与对数坐标下的谱匹配 |
4.3 地震波调幅的对比分析 |
4.3.1 地震波调幅系数的比较 |
4.3.2 ASM方法基于高维向量的理论解释 |
4.3.3 LSM方法所得调幅系数的数学解释及统计规律 |
4.4 不同坐标下结构时程反应对比分析 |
4.4.1 输入地震波选择 |
4.4.2 结构反应对比分析 |
4.5 本章小结 |
5 条件Newmark三联谱的构建及比较 |
5.1 引言 |
5.2 阻尼修正条件均值谱 |
5.2.1 CMS的阻尼修正方法 |
5.2.2 阻尼修正CMS目标谱实例 |
5.3 基于衰减关系的条件Newmark三联谱的构建 |
5.3.1 确定Newmark三联谱对数均值 |
5.3.2 确定3个敏感区的对数标准差 |
5.3.3 确定谱形系数 |
5.3.4 确定3个敏感区的相关系数 |
5.3.5 CNM-GMPE的建立 |
5.4 基于放大系数的条件Newmark三联谱的构建 |
5.4.1 确定放大系数的对数均值和方差 |
5.4.2 确定3个敏感区的Newmark三联谱值 |
5.4.3 确定谱形系数 |
5.4.4 确定相关系数 |
5.4.5 CNM-AF的建立 |
5.5 以CNM-GMPE、CNM-AF和CMS为目标谱的选波方法对比分析 |
5.5.1 目标谱的比较 |
5.5.2 地震波调幅及选择 |
5.5.3 结构反应对比分析 |
5.6 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
附录A SAC地震波及备选地震波 |
附录B 抗弯钢框架模型参数 |
附录C 归一化振型参与系数的推导 |
附录D 阻尼修正相关参数 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(4)结构分灾系统的随机地震响应分析及优化设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 结构地震响应分析方法研究进展 |
1.2.1 地震响应弹性分析方法 |
1.2.2 地震响应非线性动力分析方法 |
1.2.3 地震响应非线性静力分析方法 |
1.3 结构分灾设计研究进展 |
1.3.1 基于性能的结构全寿命优化设计 |
1.3.2 结构分灾设计 |
1.4 本文主要研究思路与内容 |
2 基于能量平衡的改进多模态Pushover分析方法 |
2.1 地震作用下结构动力响应分析方法 |
2.1.1 结构弹性动力响应分析方法 |
2.1.2 结构非弹性动力响应分析方法 |
2.2 基于能量平衡的改进多模态Pushover方法 |
2.2.1 能量平衡原理 |
2.2.2 基于能量平衡的Pushover分析方法 |
2.3 基于能量平衡的偏心结构多模态Pushover近似方法 |
2.3.1 高阶模态响应的近似分析方法 |
2.3.2 算例结构模型 |
2.3.3 9层结构分析结果与讨论 |
2.3.4 20层结构分析结果与讨论 |
2.3.5 结构地震响应均值对比分析 |
2.4 本章小结 |
3 结构随机分灾设计谱 |
3.1 确定性分灾设计谱 |
3.1.1 分灾系统的无量纲化三线性模型 |
3.1.2 确定性分灾设计谱及其参数集 |
3.1.3 分灾设计谱示例 |
3.2 随机地震动模型 |
3.2.1 模型描述及参数 |
3.2.2 地震动参数识别与拟合 |
3.3 随机分灾设计谱 |
3.3.1 随机分灾设计谱的建立 |
3.3.2 参数分析 |
3.4 随机分灾设计谱设计算例 |
3.4.1 设计流程 |
3.4.2 设计实例 |
3.5 本章小结 |
4 基于Copula函数的分灾结构随机分析方法 |
4.1 统计Copula函数 |
4.1.1 Copula与相关性 |
4.1.2 正态Copula函数 |
4.2 基于Copula函数的结构系统联合概率分布建模 |
4.3 基于Copula函数的分灾结构系统随机分析 |
4.3.1 单自由度分灾模型 |
4.3.2 考虑结构-响应联合分布的单自由度分灾模型的随机分析 |
4.3.3 考虑载荷-响应联合分布的单自由度分灾模型的随机分析 |
4.3.4 考虑结构-载荷-响应联合分布的单自由度分灾模型的随机分析 |
4.4 本章小结 |
5 分灾结构系统多目标全寿命优化设计 |
5.1 基于分灾系统随机分析的结构全寿命总费用 |
5.1.1 结构全寿命总费用表述 |
5.1.2 基于随机分析与模糊评判的结构损伤损失 |
5.2 分灾结构系统的多目标优化建模 |
5.2.1 目标与约束 |
5.2.2 多目标NSGA-Ⅱ算法 |
5.2.3 基于随机分析的分灾系统多目标优化流程 |
5.3 分灾尺寸优化算例 |
5.3.1 优化设计尺寸变量 |
5.3.2 结构损伤损失的建模 |
5.3.3 分灾结构响应的随机建模 |
5.3.4 优化目标 |
5.3.5 优化结果分析 |
5.4 同时考虑排布与尺寸的分灾优化 |
5.4.1 设计变量 |
5.4.2 结构边缘分布 |
5.4.3 优化结果对比分析 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(5)非线性最优控制问题的保辛伪谱方法及其应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 非线性最优控制问题数值算法研究进展 |
1.2.1 间接法 |
1.2.2 直接法 |
1.2.3 其它方法 |
1.2.4 小结 |
1.3 最优控制问题中对于约束的处理 |
1.4 最优控制问题中对于时滞的处理 |
1.5 本文主要研究思路 |
2 最优控制问题数学列式及数学基础 |
2.1 引言 |
2.2 非线性最优控制问题数学列式 |
2.2.1 无约束非线性最优控制问题 |
2.2.2 含不等式约束的非线性最优控制问题 |
2.2.3 含状态时滞的非线性最优控制问题 |
2.3 最优控制问题的Hamiltonian数学结构 |
2.4 辛数学基础 |
2.4.1 Hamiltonian动力学系统及保辛概念 |
2.4.2 作用量及最小作用量原理 |
2.4.3 生成函数 |
2.5 伪谱方法 |
2.5.1 Lagrange插值与函数逼近 |
2.5.2 基于Legendre函数的Gauss积分 |
2.5.3 Legendre伪谱近似 |
2.5.4 微分矩阵 |
2.5.5 求解最优控制问题的Legendre伪谱方法 |
3 无约束非线性最优控制问题的保辛伪谱解法 |
3.1 引言 |
3.2 问题列式 |
3.3 算法构造 |
3.3.1 区间离散 |
3.3.2 在子区间内使用LGL型伪谱方法 |
3.3.3 对第一类生成函数施加变分原理 |
3.3.4 施加边界条件 |
3.3.5 求解非线性方程组 |
3.4 自适应hp网格加密技术 |
3.4.1 动力学方程残余误差 |
3.4.2 网格加密准则 |
3.4.3 基于保辛伪谱的非线性最优控制问题的hp自适应算法 |
3.5 数值算例 |
3.5.1 算例1:具有解析解的单自由度系统最优控制问题 |
3.5.2 算例2:两自由度Van der Pol振子系统的最优控制问题 |
3.5.3 算例3:超敏感最优控制问题 |
3.5.4 算例4:绕地航天器变轨交会问题 |
3.5.5 算例5:绳系卫星释放问题 |
3.6 本章小结 |
4 含不等式约束的非线性最优控制问题的保辛伪谱解法 |
4.1 引言 |
4.2 问题列式 |
4.3 问题转化 |
4.4 算法构造 |
4.4.1 区间离散 |
4.4.2 在子区间内使用LGL型伪谱方法 |
4.4.3 对第二类生成函数施加参变量变分原理 |
4.4.4 施加等式约束和互补条件 |
4.4.5 施加边界条件 |
4.4.6 构造线性互补问题并求解 |
4.5 数值算例 |
4.5.1 算例1: Breakwell问题 |
4.5.2 算例2: 日-地系统L2平动点Halo轨道变轨问题 |
4.5.3 算例3: 桥式起重机路径规划问题 |
4.5.4 算例4: 轮式机器人的避障轨迹规划问题 |
4.5.5 算例5: 混沌系统广义同步 |
4.5.6 算例6: 基于改进SEIR模型的传染病最优疫苗接种策略制定 |
4.6 本章小结 |
5 含状态时滞的非线性最优控制问题的保辛伪谱解法 |
5.1 引言 |
5.2 问题列式 |
5.3 问题转化 |
5.4 算法构造 |
5.4.1 区间离散 |
5.4.2 在子区间内使用LGL型伪谱方法 |
5.4.3 对子区间内第一类生成函数施加变分原理 |
5.4.4 对全局的第一类生成函数施加变分原理 |
5.4.5 施加边界条件 |
5.4.6 求解线性代数方程组 |
5.5 数值算例 |
5.5.1 算例1:具有解析解的时滞简谐振子最优控制问题 |
5.5.2 算例2:强非线性时滞系统的最优控制问题 |
5.5.3 算例3:时变Mathieu方程不同边界条件下的最优控制问题 |
5.5.4 算例4:具有转向时滞的运载器轨迹规划 |
5.5.5 算例5:化工装备温度控制问题 |
5.5.6 算例6:最优捕鱼策略制定 |
5.6 本章小结 |
6 保辛伪谱模型预测控制算法及其在起重机轨迹跟踪中的应用 |
6.1 引言 |
6.2 模型预测控制算法思想 |
6.3 桥式起重机控制问题描述 |
6.3.1 系统动力学方程 |
6.3.2 约束条件 |
6.3.3 控制目标 |
6.4 模型预测控制器的设计 |
6.5 数值仿真 |
6.5.1 系统参数设定 |
6.5.2 离线轨迹规划 |
6.5.3 在线轨迹跟踪 |
6.6 本章小结 |
7 保辛伪谱滚动时域估计算法及其在航天器自主导航中的应用 |
7.1 引言 |
7.2 滚动时域估计算法思想 |
7.3 地-月L2平动点导航问题描述 |
7.4 滚动时域估计器的设计 |
7.5 数值算例 |
7.5.1 系统参数设定 |
7.5.2 求解参数设定 |
7.5.3 仿真结果与讨论 |
7.6 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(6)地震动输入对结构倒塌易损性的影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景以及研究意义 |
1.2 考虑场地危险性的易损性分析进展 |
1.2.1 地震危险性 |
1.2.2 结构反应分析 |
1.2.3 结构易损性 |
1.3 考虑双向选波的易损性分析进展 |
1.4 多角度输入下易损性分析进展 |
1.5 本文研究内容框架 |
第二章 倒塌易损性中地震动参数研究 |
引言 |
2.1 地震动参数初选分类 |
2.1.1 强震动记录数据库 |
2.1.2 地震动参数单变量分组 |
2.2 基于单变量分组的倒塌易损性分析 |
2.2.1 基于ATC63推荐数据集 |
2.2.2 基于震级参数单变量分组 |
2.2.3 基于震中距参数单变量分组 |
2.2.4 基于场地参数单变量分组 |
2.3 结构损伤指数I_(Sa) |
2.3.1 I_(Sa)指数定义 |
2.3.2 四种工况的I_(Sa)分布 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于条件均值谱选取记录的结构倒塌易损性分析 |
引言 |
3.1 基于条件均值谱的IDA计算流程 |
3.2 目标谱建立以及强震动记录选取 |
3.2.1 条件均值谱的构建 |
3.2.3 包络条件均值谱的构建 |
3.2.4 强震动记录的选取 |
3.3 倒塌易损性分析 |
3.3.1 IM估计值和对数标准差 |
3.3.2 倒塌易损性曲线 |
3.4 本章小结 |
第四章 概率危险性分析中地震动输入选取研究 |
引言 |
4.1 全周期选波方法的改进 |
4.1.1 强震动记录选取流程 |
4.1.2 不同选波方法的对比 |
4.2 结构数值模拟算例验证 |
4.2.1 结构建模以及响应预测值估计 |
4.2.2 不同选取记录工况结果对比分析 |
4.3 结构的需求概率易损性分析 |
4.3.1 基于CMS的结构需求概率危险性计算流程图 |
4.3.2 结构模型的建立 |
4.3.3 强震动记录的选取 |
4.3.4 结构需求易损性分析 |
4.3.5 地震需求危险性概率分析 |
4.4 结构的倒塌易损性分析 |
4.4.1 基于条件均值谱的条带法改进 |
4.4.2 构建条件均值谱及强震动记录的选取 |
4.4.3 结构倒塌概率分析 |
4.4.4 结构响应参数危险性概率分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 三维结构倒塌易损性中强震动记录输入选取研究 |
引言 |
5.1 多角度数据库 |
5.1.1 地震动旋转原理 |
5.1.2 旋转后数据库与原数据库的对比 |
5.1.3 基于单向选波的不同旋转角度数据库对比 |
5.2 水平双向正交的强震动记录组选取 |
5.2.1 水平双向强震动记录选取流程 |
5.2.2 框架结构模型建立 |
5.2.3 双向强震动记录PGA不同调幅比例的工况对比分析 |
5.3 双向选波与单向选波等两种方法对比 |
5.3.1 线性调幅下框架结构响应参数对比 |
5.3.2 线性调幅下结构扭转参数的对比 |
5.4 框架结构三维倒塌易损性分析 |
5.4.1 模型建立以及双向强震动记录选取 |
5.4.2 倒塌易损性概率危险性分析 |
5.5 核心筒三维易损性分析 |
5.5.1 模型建立以及双向强震动记录选取 |
5.5.2 结构真值估计算法 |
5.5.3 倒塌易损性分析 |
5.6 本章小结 |
第六章 多角度地震动输入下易损性研究分析 |
引言 |
6.1 不同角度输入结构响应分析 |
6.1.1 模型的建立 |
6.1.2 强震动记录选取 |
6.1.3 不同角度输入结构响应分析 |
6.2 规则结构易损性曲面 |
6.2.1 易损性曲面计算流程 |
6.2.2 强震动记录的选取 |
6.2.3 框架结构倒塌易损性分析 |
6.3 易损性曲面的模型拟合 |
6.3.1 易损性曲面模型建立 |
6.3.2 易损性曲面的参数拟合 |
6.4 不规则结构的易损性曲面的探讨 |
6.4.1 模型建立以及强震动记录选取 |
6.4.2 不同角度输入结构响应分析 |
6.4.3 扭转位移分析 |
6.4.4 易损性曲面分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
攻读博士期间发表的文章 |
攻读博士期间参与的科研项目 |
(7)基于Pushover的连拱桥抗震性能分析(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 Pushover分析方法研究现状 |
1.3 拱桥震害研究 |
1.4 本文的研究内容 |
第二章 桥梁抗震设计方法 |
2.1 弹性静力法 |
2.2 反应谱法 |
2.2.1 SDOF体系反应谱法 |
2.2.2 MDOF体系反应谱法 |
2.2.3 设计反应谱 |
2.3 动力时程分析法 |
2.3.1 基本理论 |
2.3.2 计算方法 |
2.4 Pushover分析方法 |
2.4.1 基本原理和假定 |
2.4.2 位移控制节点的选择 |
2.4.3 水平荷载分布模式 |
2.4.4 求解步骤 |
2.5 各种分析方法总结比较 |
2.6 本章小结 |
第三章 连拱桥的动力时程分析 |
3.1 桥梁结构形式 |
3.2 动力计算模型 |
3.3 结构自振特性分析 |
3.4 动力时程分析 |
3.4.1 地震波的选择 |
3.4.2 纵桥向时程分析 |
3.4.3 横桥向时程分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 连拱桥的Pushover分析 |
4.1 引言 |
4.2 ATC-40 能力谱法 |
4.2.1 基本理论 |
4.2.2 求解步骤 |
4.3 Chopra的改进能力谱法 |
4.3.1 弹塑性体系等效方法 |
4.3.2 强度折减系数 |
4.3.3 求解步骤 |
4.4 简化能力谱法 |
4.5 能力谱分析 |
4.5.1 Pushover曲线 |
4.5.2 等效双线性化 |
4.5.3 纵桥向能力谱分析 |
4.5.4 横桥向能力谱分析 |
4.6 MPA分析方法 |
4.6.1 基本原理 |
4.6.2 求解步骤 |
4.6.3 分析结果 |
4.7 结果对比 |
4.8 本章小结 |
第五章 基于能力谱法的桥梁抗震性能评估 |
5.1 引言 |
5.2 桥梁抗震性能评估的损伤模型及指数 |
5.2.1 结构损伤模型的选择 |
5.2.2 损伤指数的确定 |
5.3 抗震性能评估 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(8)高坝泄流诱发结构和场地振动机理和减振方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 问题的提出 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 泄流诱发振动机理研究进展 |
1.2.2 高坝泄流诱发场地振动的振源 |
1.2.3 场地振动的传播 |
1.2.4 结构减振方法 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第二章 高坝泄流诱发结构和场地振动分析的理论方法 |
2.1 结构振动响应的分析理论和方法 |
2.1.1 确定性分析方法 |
2.1.2 随机性分析方法 |
2.2 场地振动响应的分析理论和方法 |
2.2.1 波函数展开法 |
2.2.2 有限元方法 |
2.3 模型试验理论和方法 |
2.3.1 水跃区脉动压强相似性原理 |
2.3.2 缝隙中水流脉动压强的相似性原理 |
2.4 本章小结 |
第三章 高坝泄流诱发结构振动响应特性及减振研究 |
3.1 高坝泄流激励下结构动力响应分析的反应谱方法 |
3.2 水工结构耦合阻尼在振动基本方程中的表现形式 |
3.3 考虑耦合阻尼的复模态叠加法 |
3.4 高坝泄流激励下复杂阻尼体系的稳态均方响应 |
3.5 空间变异激励下耦合阻尼器的减振效果分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 高坝泄流诱发坝体附属结构的“伴生”振动机理研究 |
4.1 闸门群的“伴生”振动现象 |
4.1.1 原型观测工况 |
4.1.2 中孔闸门振动 |
4.1.3 表孔闸门群的“伴生”振动现象 |
4.1.4 “伴生”振动机理的初步解释 |
4.2 坝体附属结构“伴生”振动的理论分析 |
4.2.1 附属结构“伴生”振动的动力学模型 |
4.2.2 不考虑P2 荷载条件下动力学模型的参数敏感性分析 |
4.2.3 考虑P2 荷载条件下动力学模型的参数敏感性分析 |
4.3 相关结构的数值模型分析 |
4.4 不同开度条件下表孔闸门振动原因及机制 |
4.5 本章小结 |
第五章 高坝泄流诱发场地振动特性及调控减振研究 |
5.1 乌东德水电站工程概况 |
5.2 水弹性模型试验准备 |
5.2.1 相似条件 |
5.2.2 模拟范围选取 |
5.2.3 模型制作 |
5.2.4 测试系统 |
5.2.5 试验工况 |
5.3 高坝泄流诱发场地振动情况规律性分析 |
5.3.1 时域分析 |
5.3.2 频域分析 |
5.4 高坝泄流诱发场地振动调度减振方法研究 |
5.4.1 时域分析 |
5.4.2 频域分析 |
5.4.3 高拱坝泄流诱发场地振动减振调度优化方案 |
5.5 本章小结 |
第六章 高坝泄流诱发场地振动的结构放大特性与减振研究 |
6.1 动力学减振设施在结构振动控制中的应用 |
6.2 向家坝水电站场地振动原型观测和理论分析 |
6.2.1 向家坝水电站场地振动原型观测 |
6.2.2 原型观测结果的理论分析 |
6.3 基底隔振在场地振动激励下的应用及动力响应分析 |
6.4 场地振动荷载下非线性隔振体系动力分析的状态空间分裂法 |
6.5 场地振动荷载下非线性隔振体系动力响应的概率解 |
6.6 数值算例 |
6.7 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 本文主要结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况 |
致谢 |
(9)能力谱法的等效阻尼比模型改进研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
目录 |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景 |
1.2 Pushover 分析方法与能力谱法 |
1.2.1 Pushover 方法的分析原理 |
1.2.2 能力谱法概念及原理 |
1.2.3 能力谱法中能力谱和需求谱的建立 |
1.3 等效阻尼比模型研究现状 |
1.4 本文主要研究内容 |
第二章 ATC-40 中能力谱法的安全性验证 |
2.1 引言 |
2.2 3 层钢筋混凝土框架结构模型设计 |
2.3 Pushover 分析参数选定 |
2.3.1 OpenSEES 有限元分析程序中材料本构选择 |
2.3.2 Pushover 分析 |
2.4 求取性能点 |
2.5 非线性地震时程分析 |
2.6 能力谱法与非线性地震时程分析结果对比 |
2.7 小结 |
第三章 等效阻尼比的改进模型 |
3.1 引言 |
3.2 现有等效阻尼比模型 |
3.3 单自由度体系非线性地震时程分析 |
3.3.1 分析原理 |
3.3.2 地震动的选取 |
3.3.3 单自由度体系非线性地震反应分析结果 |
3.4 ATC-40 能力谱法与非线性地震时程分析结果对比 |
3.5 现有等效阻尼比模型在能力谱法中适用性研究 |
3.5.1 不同等效阻尼比模型对比研究 |
3.5.2 6 种等效阻尼比模型在能力谱法的运用对比 |
3.6 等效阻尼比的改进模型 |
3.7 小结 |
第四章 等效阻尼比改进模型的适用性验证 |
4.1 引言 |
4.2 钢筋混凝土框架模型设计 |
4.2.1 5 层钢筋混凝土框架结构模型设计 |
4.2.2 7 层钢筋混凝土框架结构模型设计 |
4.3 两种能力谱法和非线性地震时程分析计算结果对比 |
4.3.1 近场分析对比 |
4.3.2 远场分析对比 |
4.4 小结 |
第五章 结论和展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
攻读硕士期间发表的文章 |
攻读硕士期间参与的科研项目 |
(10)基于Pushover的石拱桥地震响应分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 石拱桥概述 |
1.3 Pushover 分析方法国内外的现状 |
1.4 能力谱的研究 |
1.5 拱桥在 Pushover 分析方法的现状 |
1.6 本文的研究意义及主要内容 |
1.6.1 研究意义 |
1.6.2 主要内容 |
第二章 结构地震响应计算理论 |
2.1 弹性静力法 |
2.2 反应谱法 |
2.3 动力时程分析方法 |
2.3.1 地震时程分析基本理论 |
2.3.2 桥梁地震时程分析的计算方法 |
2.4 静力弹塑性分析方法(即 Pushover 分析方法) |
2.5 各种分析方法的总结比较 |
2.6 小结 |
第三章 Pushover分析方法的基本理论 |
3.1 Pushover 分析方法的原理和基本假定 |
3.2 Pushover 具体实施步骤 |
3.3 侧向力分布模式 |
3.3.1 固定型侧向荷载分布形式 |
3.3.2 适应型加载模式 |
3.4 控制节点选择 |
3.5 振型模态的选择 |
3.6 基于 Pushover 的石拱桥分析 |
3.6.1 桥梁结构形式 |
3.6.2 单元的选择 |
3.6.3 材料本构关系 |
3.6.4 结构自振特性分析 |
3.6.5 Pushover 分析的结果 |
3.7 小结 |
第四章 能力谱方法 |
4.1 能力谱方法的概述 |
4.2 ATC-40 能力谱法 |
4.2.1 基本理论 |
4.2.2 基本步骤 |
4.3 Chopra 的改进能力谱法 |
4.3.1 几种典型的强度折减系数 |
4.3.2 基本步骤 |
4.4 简化能力谱方法 |
4.5 实例对比 |
4.5.1 弹塑性时程分析 |
4.5.2 等效双线性能力谱曲线 |
4.5.3 ATC-40 方法 B |
4.5.4 Chopra 的改进能力谱法 B |
4.5.5 简化能力谱法 |
4.5.6 结果对比 |
4.6 小结 |
第五章 模态 Pushover 分析方法 |
5.1 模态推倒分析法概述 |
5.2 模态 Pushover 分析的基本原理 |
5.3 模态 Pushover 分析方法步骤 |
5.4 石拱桥算例分析 |
5.4.1 模态选择 |
5.4.2 等效双线性能力谱曲线 |
5.4.3 模态 Pushover 分析法结果对比 |
5.5 小结 |
结论与建议 |
结论 |
建议 |
参考文献 |
附录 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
四、基于改进能力谱方法的位移反应估计(论文参考文献)
- [1]基于自适应Pushover分析的高层框架-剪力墙结构抗震性能评估[D]. 宋良英. 长安大学, 2020(06)
- [2]地铁转向架构架可靠性测试及疲劳寿命评估关键技术研究[D]. 张子璠. 北京交通大学, 2020(03)
- [3]结构抗震时程分析输入地震波选择方法研究[D]. 张锐. 大连理工大学, 2020(01)
- [4]结构分灾系统的随机地震响应分析及优化设计[D]. 王梦晨. 大连理工大学, 2019(06)
- [5]非线性最优控制问题的保辛伪谱方法及其应用[D]. 王昕炜. 大连理工大学, 2019(06)
- [6]地震动输入对结构倒塌易损性的影响研究[D]. 尹建华. 中国地震局工程力学研究所, 2019(01)
- [7]基于Pushover的连拱桥抗震性能分析[D]. 胡孔亮. 长安大学, 2019(01)
- [8]高坝泄流诱发结构和场地振动机理和减振方法研究[D]. 梁超. 天津大学, 2017(06)
- [9]能力谱法的等效阻尼比模型改进研究[D]. 王婷. 中国地震局工程力学研究所, 2014(03)
- [10]基于Pushover的石拱桥地震响应分析[D]. 李明. 长安大学, 2014(03)