由一個個剛體堆疊而成的剛體結(jié)構(gòu)在強烈地震中會發(fā)生搖擺晃動的現(xiàn)象而具有良好的減震性能,作為自復位系統(tǒng)被廣泛地用于實際工程。然而在地震作用下,某些堆疊剛體結(jié)構(gòu)亦容易發(fā)生翻倒破壞,特別是雕像類的歷史文物,其地震破壞會造成嚴重的后果。因此,研究堆疊剛體結(jié)構(gòu)的動力響應,提高其減震性能和抗倒塌能力,具有非常重要的研究意義。堆疊雙體結(jié)構(gòu)動力分析既涉及繁瑣的幾何非線性問題,又包含復雜的碰撞分析。目前,國內(nèi)外堆疊雙體結(jié)構(gòu)動力響應方面的研究,基本上是單純的數(shù)值模擬或試驗研究,未見有數(shù)值模擬與試驗結(jié)果對比分析的相關(guān)文獻。于此,本文通過五個方面對堆疊雙體結(jié)構(gòu)動力響應進行系統(tǒng)的研究,包括:搖擺響應理論分析、Matlab數(shù)值分析、動力試驗研究、ABAQUS有限元模擬、參數(shù)分析與應用。本文的主要結(jié)論如下:(1)在一定假定條件下,運用拉格朗日方程推導不同模式下堆疊雙體結(jié)構(gòu)的搖擺運動方程。并運用角動量守恒定律建立了堆疊雙體結(jié)構(gòu)碰撞前后角速度的關(guān)系表達式,實現(xiàn)了不同運動模式的轉(zhuǎn)換。(2)采用適合求解剛性問題的Rosenbrock數(shù)值積分方法求解剛體結(jié)構(gòu)的搖擺運動方程,并提出“子步法”提高碰撞過程的計算精度和碰撞后運動模式...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
主要符號
1 緒論
    1.1 課題研究背景
        1.1.1 引言
        1.1.2 研究意義
    1.2 國內(nèi)外剛體結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 剛體結(jié)構(gòu)理論與數(shù)值計算研究
        1.2.2 剛體結(jié)構(gòu)試驗研究
    1.3 本文的研究目標及主要研究內(nèi)容
        1.3.1 本文研究目標
        1.3.2 本文主要研究內(nèi)容
2 堆疊雙體結(jié)構(gòu)搖擺響應理論分析
    2.1 單剛體結(jié)構(gòu)搖擺響應理論分析
    2.2 堆疊雙體結(jié)構(gòu)搖擺運動方程
        2.2.1 搖擺運動模式
        2.2.2 搖擺運動的啟動
        2.2.3 搖擺運動方程
    2.3 堆疊雙體結(jié)構(gòu)各模式間碰撞轉(zhuǎn)換
        2.3.1 剛體碰撞假定條件
        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 本章小結(jié)
3 堆疊雙體結(jié)構(gòu)搖擺響應Matlab數(shù)值求解分析
    3.1 Matlab理論數(shù)值求解過程
        3.1.1 搖擺模式符號邏輯劃分
        3.1.2 搖擺運動方程線性化處理
        3.1.3 Rosenbrock數(shù)值積分方法
        3.1.4 Matlab計算程序求解流程圖
    3.2 單剛體結(jié)構(gòu)Matlab數(shù)值計算對比分析
        3.2.1 結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)
        3.2.2 自由搖擺響應數(shù)值求解
        3.2.3 受水平地震激勵的受迫響應數(shù)值求解
    3.3 堆疊雙體結(jié)構(gòu)Matlab數(shù)值計算對比分析
        3.3.1 結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)
        3.3.2 自由搖擺響應數(shù)值求解
        3.3.3 受水平地震激勵的搖擺響應數(shù)值求解
    3.4 本章小結(jié)
4 堆疊雙體結(jié)構(gòu)動力試驗研究
    4.1 引言
    4.2 試驗方案
        4.2.1 試驗概況
        4.2.2 試驗試件設(shè)計與安裝
        4.2.3 試驗測量設(shè)備
    4.3 自由振動試驗
        4.3.1 試驗工況及試驗步驟
        4.3.2 試驗現(xiàn)象
        4.3.3 單剛體結(jié)構(gòu)試驗結(jié)果與Matlab計算結(jié)果對比分析
        4.3.4 堆疊雙體結(jié)構(gòu)試驗結(jié)果與Matlab計算結(jié)果對比分析
    4.4 小型振動臺試驗
        4.4.1 試驗地震波介紹
        4.4.2 試驗工況及試驗步驟
        4.4.3 試驗現(xiàn)象
        4.4.4 單剛體結(jié)構(gòu)試驗結(jié)果與Matlab計算結(jié)果對比分析
        4.4.5 堆疊雙體結(jié)構(gòu)試驗結(jié)果與Matlab計算結(jié)果對比分析
    4.5 本章小結(jié)
5 堆疊雙體結(jié)構(gòu)有限元模擬分析
    5.1 引言
    5.2 有限元模型建立
        5.2.1 材料屬性
        5.2.2 模型建立
        5.2.3 接觸面的定義
        5.2.4 模型單元選擇與網(wǎng)格劃分
        5.2.5 分析步與荷載設(shè)置
    5.3 有限元分析結(jié)果
        5.3.1 單剛體結(jié)構(gòu)有限元結(jié)果與分析
        5.3.2 堆疊雙體結(jié)構(gòu)有限元結(jié)果與分析
    5.4 本章小結(jié)
6 剛體塊結(jié)構(gòu)理論數(shù)值的實際應用和參數(shù)分析
    6.1 實際剛體結(jié)構(gòu)概況與底座設(shè)計
    6.2 數(shù)值模型命名和詳細參數(shù)
    6.3 地震波選擇
    6.4 數(shù)值計算結(jié)果與分析
    6.5 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 主要工作及結(jié)論
    7.2 本文創(chuàng)新點
    7.3 今后研究展望
致謝
參考文獻
附錄
    作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文目錄



本文編號：3847424