收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

非线性粘弹性结构的动态行为及大跨空间网壳的减震控制研究

李媛萍  
【摘要】:大跨空间结构多用于具有特殊用途的重要公共建筑中,除了造型和工艺比普通建筑更加复杂之外,建筑物内部使用的电力、热力设施亦非常复杂,而且人员相对密集,一旦发生破坏,造成的经济损失和社会后果将尤为严重,因此,在设计这类结构时更应该充分地考虑其在服役期间可能遇到的各种极端状况并予以防止或加强,以确保其经济合理及安全可靠。大跨空间结构往往跨度大、厚度薄、重量轻,因此其几何非线性问题较突出,另外,大跨空间结构用材多为钢或铝合金,在高温环境或爆炸、冲击荷载作用下以及在采取一些减震控制措施之后,材料的时间相关性将大大增强而实质上成为一种粘弹性或粘弹塑性材料。基于以上原因,本文以非线性粘弹性结构的动态行为作为研究重点,并考察了大跨空间结构中较有代表性的单层球面网壳的减震控制问题。 首先,本文利用分数算子能够较好地描述材料的时间和频率效应这一优点,根据不同应力状态下金属材料的应力应变关系,推导了适用于金属材料的分数导数型粘弹性和粘弹塑性本构模型并进行了实验验证,结果证明该本构模型不仅能较好地与实验数据相吻合,而且能较好地预测材料长时间蠕变行为。 针对Riemann-Liouville分数导数定义中积分内核函数的奇异性问题,本文利用分段处理的方法成功地予以解决并建立了线性和非线性分数导数的数值计算格式,算例表明,本文所建立的算法不仅成功地解决了被积函数的奇异性问题,而且具有收敛快,精度高,稳定性好的优点。 在第4章中,通过调节系统的特征参数,探讨了自治和非自治分数阶Ver Del Pol-Duffing耦合系统的动态行为,研究发现,该系统不仅具有与经典Van der pol-Duffing耦合系统相似的振动特性,而且可以额外地通过调节分数导数阶值来调节系统的自振特性;分数算子在振动控制问题中具有极大的优越性。 第5章所探讨的两端铰接扁拱的无量纲化动力学方程复杂且无法直接求解,本文分别对其进行了1阶和2阶Galerkin截断简化,并分别探讨了两类截断系统的动力学行为随阻尼系数、分数导数阶值以及外激励幅值的变化,对比分析表明:两种简化系统中都普遍存在着倍周期分岔和阵发性混沌现象,定性性质基本一致,但1阶Galerkin系统中还存在多解共存现象,系统的振动状态对初始条件非常敏感;调节分数导数阶值可以唯一确定地改变系统的振动特性。再次证明了分数算子在振动控制系统中具有重要作用。 在第6章对两杆平面桁架结构动态行为的研究中,本文对比了系统在垂直、水平以及 复合加载方式下的平衡路径,研究发现:复合加载方式相当于在垂直加载时施加了水平扰动而导致系统的运动发生分歧,平衡路径变得复杂,系统的极限承载力变小。本章还利用相图的概念将结构的动力极限承载力与分岔、混沌现象成功地联系起来,并提出:分岔意味着动力加载的临界状态,混沌意味着动力加载已超过系统的极限承载力,在实际工程中可以取系统从周期运动突变为混沌时所对应的外激励幅值作为系统的动力极限承载力。 本文第7、8章为工程应用部分。在第7章中,在对ANSYS软件进行二次开发的基础上对比了弹性和粘弹性材料特性下具有相同跨度、相同矢跨比以及相同杆件截面的单层球面网壳动态行为的差异,对比分析发现,考虑材料的时间相关性之后,网壳的自振频率减小;材料自身的阻尼导致网壳振动特性发生明显改变;在高温、受控等特殊情况下材料的时间相关性成为影响结构动态性能的重要因素,必须予以考虑。在第8章中,将粘弹性阻尼器引入某单层球面网壳中进行减震控制,对受控前后球壳的动态行为进行了对比分析,提出了阻尼器的最佳布置方式以及阻尼器参数的最佳取值范围,为相关工程提出了参考意见。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李媛萍;张卫;;粘弹性阻尼器减震系统对单层球壳动力稳定性的影响分析[J];建筑结构;2010年01期
2 于志伟;支旭东;范峰;沈世钊;;K8型单层球面网壳支座减震[J];哈尔滨工业大学学报;2009年04期
3 李媛萍;张卫;王仕统;;单层球面网壳的粘弹性阻尼器减震控制参数分析[J];暨南大学学报(自然科学与医学版);2010年03期
4 林新阳;一本值得结构技术人员一读的好书——《工程结构减震控制》[J];广州建筑;1997年02期
5 王克海,朱日希;斜拉桥结构基于模态分析的线性二次最优减震控制的研究[J];铁道学报;2000年01期
6 徐连生,张忠海;逐孔减震控制爆破技术在大孤山铁矿的应用[J];矿业工程;2003年06期
7 蒋春艳;魏建国;王森林;;网架结构的粘滞阻尼器减震控制[J];四川建筑;2007年05期
8 刘才龙;;粘弹性阻尼器振动控制仿真分析[J];淮北职业技术学院学报;2010年03期
9 汤罗生;姜夕伟;刘德稳;;网架结构的粘弹性阻尼器减震分析[J];四川建筑;2010年03期
10 凌和海,薛素铎,庄鹏;减震结构中的粘弹性阻尼器参数优化[J];世界地震工程;2005年03期
11 孙宁,周宏业,陈幼平,余猛;基于悬浮体系的大跨度铁路斜拉桥减震控制方案模拟分析[J];自然灾害学报;1995年S1期
12 李正英;李正良;汪之松;周志祥;;粘滞阻尼器拱桥结构减震控制研究[J];振动与冲击;2007年01期
13 雷挺;谢子静;;界限控制算法在桥梁结构减震控制中的运用[J];黑龙江科技信息;2007年23期
14 宋旭明;戴公连;曾庆元;;自锚式悬索桥的粘滞阻尼器减震控制[J];华南理工大学学报(自然科学版);2009年03期
15 胡杰,叶衡,谢军龙;一种可减小高层房屋结构地震剪力的设计[J];广东土木与建筑;2000年05期
16 陈道政,李爱群,张志强,杨蔚彪;西安某科研楼顶钢结构塔楼减震控制研究[J];建筑科学;2004年03期
17 薛晓峰;吴彦霖;李晓飞;李慧;;悬臂张弦立体桁架的减震控制研究[J];甘肃科学学报;2011年02期
18 陈国兴,金永彬,宰金珉;结构主动减震控制研究进展[J];地震工程与工程振动;1999年01期
19 莫智锋,秦力顼,孙跃;PSD在汽车悬架稳定度主动控制中的应用[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2001年S1期
20 唐柏鉴;李亚明;;大跨屋盖结构的竖向MTMD减震控制[J];特种结构;2007年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周建中;赵鸿铁;;PTMD对剪切型结构的减震控制研究[A];振动利用技术的若干研究与进展——第二届全国“振动利用工程”学术会议论文集[C];2003年
2 叶海旺;朱瑞赓;祝文化;;新疆高寒地区减震控制爆破试验研究[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
3 甘明;雷晓东;王铁鹰;张胜;;空间结构的减震控制[A];第十一届空间结构学术会议论文集[C];2005年
4 王洪涛;陈彦江;闫维明;李勇;程建旗;黄飞鸿;;复合式金属型阻尼器在高架桥减震控制中的应用研究[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅱ)[C];2010年
5 吴建华;章少珍;杨晔;;折板式网壳结构的减震控制[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年
6 李新平;张俊平;周福霖;;场地土对桥梁隔震支座的减震控制影响[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1998年
7 周宏业;魏建国;王森林;;开天窗网架结构的粘滞阻尼器减震控制研究[A];第七届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2009年
8 李晓巍;薛素铎;庄鹏;;SMA阻尼器在减震结构中的参数优化[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年
9 崔嵬;马文韧;陈辉;;首都机场3B号航站楼空间网壳工程焊接技术[A];全国焊接工程创优活动经验交流会论文集[C];2011年
10 王克海;朱晞;;基于模态分析的线性二次最优减震控制[A];第八届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1999年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李媛萍;非线性粘弹性结构的动态行为及大跨空间网壳的减震控制研究[D];暨南大学;2010年
2 郑晓清;环向折线形单层球面网壳的理论分析与试验研究[D];浙江大学;2013年
3 涂文戈;建筑结构静力弹塑性分析方法及其减震控制[D];湖南大学;2003年
4 史志利;大跨度桥梁多点激励地震反应分析与MR阻尼器控制[D];天津大学;2004年
5 王克海;斜拉桥结构基于模态分析的减震控制研究[D];北方交通大学;1999年
6 全伟;大跨桥梁多维多点地震反应分析研究[D];大连理工大学;2008年
7 周大兴;考虑土—结构相互作用大跨径连续梁桥抗震性能研究[D];北京工业大学;2012年
8 李正英;大跨度拱桥地震反应特性及减震控制研究[D];重庆大学;2008年
9 杜文风;基于性能的空间网壳结构设计理论研究[D];浙江大学;2007年
10 孟和;应用形状记忆合金进行空间结构抗震监控的理论和方法研究[D];西安建筑科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 董潇;大跨度上承式钢筋混凝土拱桥的减震控制研究[D];兰州交通大学;2011年
2 于志伟;单层球面网壳支座减震研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
3 黄瑞娟;三边支承网架结构的减震控制研究[D];河北农业大学;2012年
4 钱泉;新型空间网壳焊接端板节点受力性能研究[D];华南理工大学;2012年
5 林能辉;应用新型拟线性变摩擦滞回阻尼器的大跨度悬索桥地震响应分析与减震控制研究[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
6 王凌飞;消能减震结构基于性能的减震控制方法[D];西安建筑科技大学;2010年
7 祁娜;某体育训练馆网架结构设计及减震控制研究[D];西安建筑科技大学;2013年
8 张珊珊;门式刚架结构采用粘滞阻尼器的减震控制研究[D];河北农业大学;2011年
9 凌和海;粘弹性阻尼器在网架结构减震控制中的参数优化研究[D];北京工业大学;2005年
10 宫成欣;球形储罐地震反应及结构控制研究[D];大庆石油学院;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 邓新灵通讯员 朱玉尊;打造首个减震控制国家重点实验室[N];广东建设报;2007年
2 记者 冯海波 通讯员 文小菲;抢占防震减灾技术制高点[N];广东科技报;2007年
3 冯海波通讯员 文小菲 朱玉尊;六百米高广州电视新塔在此经历地震模拟试验[N];广东科技报;2007年
4 李芬芬;启动赶超国际水平攻关项目[N];建筑时报;2009年
5 本报记者 朱启同 见习记者 杨晓;建筑防震要变“硬抗”为“软抗”[N];广东建设报;2005年
6 葛长未 记者 赵蕴颖;工程院士加盟大连防震减灾专家库[N];大连日报;2010年
7 本报记者 冯海波;创新体制 用“活”资源[N];广东科技报;2008年
8 王政;八年后奥迪在华销量二十万辆[N];人民日报;2007年
9 夏杨韦英哲 朱玉尊;广东新技术助力隔震房建设[N];中国建设报;2008年
10 本报记者 马川;优化现代教育 建设创新型大学[N];中国改革报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978