堆叠双体结构摇摆动力响应数值模拟和试验研究
发布时间：2023-09-17 09:06
由一个个刚体堆叠而成的刚体结构在强烈地震中会发生摇摆晃动的现象而具有良好的减震性能,作为自复位系统被广泛地用于实际工程。然而在地震作用下,某些堆叠刚体结构亦容易发生翻倒破坏,特别是雕像类的历史文物,其地震破坏会造成严重的后果。因此,研究堆叠刚体结构的动力响应,提高其减震性能和抗倒塌能力,具有非常重要的研究意义。堆叠双体结构动力分析既涉及繁琐的几何非线性问题,又包含复杂的碰撞分析。目前,国内外堆叠双体结构动力响应方面的研究,基本上是单纯的数值模拟或试验研究,未见有数值模拟与试验结果对比分析的相关文献。于此,本文通过五个方面对堆叠双体结构动力响应进行系统的研究,包括:摇摆响应理论分析、Matlab数值分析、动力试验研究、ABAQUS有限元模拟、参数分析与应用。本文的主要结论如下:(1)在一定假定条件下,运用拉格朗日方程推导不同模式下堆叠双体结构的摇摆运动方程。并运用角动量守恒定律建立了堆叠双体结构碰撞前后角速度的关系表达式,实现了不同运动模式的转换。(2)采用适合求解刚性问题的Rosenbrock数值积分方法求解刚体结构的摇摆运动方程,并提出“子步法”提高碰撞过程的计算精度和碰撞后运动模式...
【文章页数】：129 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
主要符号
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 引言
1.1.2 研究意义
1.2 国内外刚体结构研究现状
1.2.1 刚体结构理论与数值计算研究
1.2.2 刚体结构试验研究
1.3 本文的研究目标及主要研究内容
1.3.1 本文研究目标
1.3.2 本文主要研究内容
2 堆叠双体结构摇摆响应理论分析
2.1 单刚体结构摇摆响应理论分析
2.2 堆叠双体结构摇摆运动方程
2.2.1 摇摆运动模式
2.2.2 摇摆运动的启动
2.2.3 摇摆运动方程
2.3 堆叠双体结构各模式间碰撞转换
2.3.1 刚体碰撞假定条件
2.3.2 模式1的碰撞
2.3.3 模式2的碰撞
2.3.4 模式3的碰撞
2.3.5 模式4的碰撞
2.4 本章小结
3 堆叠双体结构摇摆响应Matlab数值求解分析
3.1 Matlab理论数值求解过程
3.1.1 摇摆模式符号逻辑划分
3.1.2 摇摆运动方程线性化处理
3.1.3 Rosenbrock数值积分方法
3.1.4 Matlab计算程序求解流程图
3.2 单刚体结构Matlab数值计算对比分析
3.2.1 结构尺寸参数
3.2.2 自由摇摆响应数值求解
3.2.3 受水平地震激励的受迫响应数值求解
3.3 堆叠双体结构Matlab数值计算对比分析
3.3.1 结构尺寸参数
3.3.2 自由摇摆响应数值求解
3.3.3 受水平地震激励的摇摆响应数值求解
3.4 本章小结
4 堆叠双体结构动力试验研究
4.1 引言
4.2 试验方案
4.2.1 试验概况
4.2.2 试验试件设计与安装
4.2.3 试验测量设备
4.3 自由振动试验
4.3.1 试验工况及试验步骤
4.3.2 试验现象
4.3.3 单刚体结构试验结果与Matlab计算结果对比分析
4.3.4 堆叠双体结构试验结果与Matlab计算结果对比分析
4.4 小型振动台试验
4.4.1 试验地震波介绍
4.4.2 试验工况及试验步骤
4.4.3 试验现象
4.4.4 单刚体结构试验结果与Matlab计算结果对比分析
4.4.5 堆叠双体结构试验结果与Matlab计算结果对比分析
4.5 本章小结
5 堆叠双体结构有限元模拟分析
5.1 引言
5.2 有限元模型建立
5.2.1 材料属性
5.2.2 模型建立
5.2.3 接触面的定义
5.2.4 模型单元选择与网格划分
5.2.5 分析步与荷载设置
5.3 有限元分析结果
5.3.1 单刚体结构有限元结果与分析
5.3.2 堆叠双体结构有限元结果与分析
5.4 本章小结
6 刚体块结构理论数值的实际应用和参数分析
6.1 实际刚体结构概况与底座设计
6.2 数值模型命名和详细参数
6.3 地震波选择
6.4 数值计算结果与分析
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要工作及结论
7.2 本文创新点
7.3 今后研究展望
致谢
参考文献
附录
作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
本文编号：3847424
【文章页数】：129 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
主要符号
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 引言
1.1.2 研究意义
1.2 国内外刚体结构研究现状
1.2.1 刚体结构理论与数值计算研究
1.2.2 刚体结构试验研究
1.3 本文的研究目标及主要研究内容
1.3.1 本文研究目标
1.3.2 本文主要研究内容
2 堆叠双体结构摇摆响应理论分析
2.1 单刚体结构摇摆响应理论分析
2.2 堆叠双体结构摇摆运动方程
2.2.1 摇摆运动模式
2.2.2 摇摆运动的启动
2.2.3 摇摆运动方程
2.3 堆叠双体结构各模式间碰撞转换
2.3.1 刚体碰撞假定条件
2.3.2 模式1的碰撞
2.3.3 模式2的碰撞
2.3.4 模式3的碰撞
2.3.5 模式4的碰撞
2.4 本章小结
3 堆叠双体结构摇摆响应Matlab数值求解分析
3.1 Matlab理论数值求解过程
3.1.1 摇摆模式符号逻辑划分
3.1.2 摇摆运动方程线性化处理
3.1.3 Rosenbrock数值积分方法
3.1.4 Matlab计算程序求解流程图
3.2 单刚体结构Matlab数值计算对比分析
3.2.1 结构尺寸参数
3.2.2 自由摇摆响应数值求解
3.2.3 受水平地震激励的受迫响应数值求解
3.3 堆叠双体结构Matlab数值计算对比分析
3.3.1 结构尺寸参数
3.3.2 自由摇摆响应数值求解
3.3.3 受水平地震激励的摇摆响应数值求解
3.4 本章小结
4 堆叠双体结构动力试验研究
4.1 引言
4.2 试验方案
4.2.1 试验概况
4.2.2 试验试件设计与安装
4.2.3 试验测量设备
4.3 自由振动试验
4.3.1 试验工况及试验步骤
4.3.2 试验现象
4.3.3 单刚体结构试验结果与Matlab计算结果对比分析
4.3.4 堆叠双体结构试验结果与Matlab计算结果对比分析
4.4 小型振动台试验
4.4.1 试验地震波介绍
4.4.2 试验工况及试验步骤
4.4.3 试验现象
4.4.4 单刚体结构试验结果与Matlab计算结果对比分析
4.4.5 堆叠双体结构试验结果与Matlab计算结果对比分析
4.5 本章小结
5 堆叠双体结构有限元模拟分析
5.1 引言
5.2 有限元模型建立
5.2.1 材料属性
5.2.2 模型建立
5.2.3 接触面的定义
5.2.4 模型单元选择与网格划分
5.2.5 分析步与荷载设置
5.3 有限元分析结果
5.3.1 单刚体结构有限元结果与分析
5.3.2 堆叠双体结构有限元结果与分析
5.4 本章小结
6 刚体块结构理论数值的实际应用和参数分析
6.1 实际刚体结构概况与底座设计
6.2 数值模型命名和详细参数
6.3 地震波选择
6.4 数值计算结果与分析
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要工作及结论
7.2 本文创新点
7.3 今后研究展望
致谢
参考文献
附录
作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
本文编号：3847424
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/chengjian/3847424.html