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倒立摆在不同参数空间上的分岔演化过程
1
作者 王高峰 高家昌 +1 位作者 刘泽仪 高建设 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第5期73-78,共6页
研究了倒立摆在不同参数空间上的分岔演化过程,并对系统的多个参数的动力学行为进行对比分析。采用拉格朗日方程建立倒立摆的数学模型,通过四阶龙格库塔法计算了多个单参数的多初值分岔、多初值相图和最大Lyapunov指数,发现系统在单参... 研究了倒立摆在不同参数空间上的分岔演化过程,并对系统的多个参数的动力学行为进行对比分析。采用拉格朗日方程建立倒立摆的数学模型,通过四阶龙格库塔法计算了多个单参数的多初值分岔、多初值相图和最大Lyapunov指数,发现系统在单参数下发生了叉式分岔以及在混沌区间内存在多个周期窗口,多初值相图均具有反对称性,存在吸引子共存现象,且随参数增大吸引子成对的增加或衰减;采用胞映射得到多组双参数的2-D分岔图,结合相图、庞加莱截面、最大Lyapunov指数,发现随着参数区间的变化,系统在2-D分岔图中的动力学特性表现较为复杂,但不同的2-D分岔图又具有一定的相似性。 展开更多
关键词 倒立摆系统 多初值分岔 多初值相图 2-D分岔图 相图 庞加莱截面
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复合运动下弹-摆耦合系统约化建模与能量成型控制
2
作者 袁国栋 颜世军 +1 位作者 彭剑 任中俊 《噪声与振动控制》 北大核心 2025年第6期26-32,共7页
针对复合运动下吊装弹摆多体耦合系统,推导并给出系统动力学约化模型与非线性控制算法。利用浮动坐标法描述系统各部件的运动,采用作大范围空间运动的弹簧质量系统和空间悬吊系统分别描述吊臂弹性振动和负载摆动,基于Lagrange方程,推导... 针对复合运动下吊装弹摆多体耦合系统,推导并给出系统动力学约化模型与非线性控制算法。利用浮动坐标法描述系统各部件的运动,采用作大范围空间运动的弹簧质量系统和空间悬吊系统分别描述吊臂弹性振动和负载摆动,基于Lagrange方程,推导并给出系统在回转与变幅复合运动下的7自由度约化模型。考虑系统复合运动特征,基于能量成型控制原理,通过定义负载广义定位误差信号,构建能同时实现系统精确定位、吊臂振动抑制与负载防摆控制的增强耦合非线性控制器,并采用Lyapunov方法和LaSalle不变性原理证明控制器的稳定性。对某大型吊装设备振动控制分析结果表明:约化模型能有效表征系统的动力学行为,增强耦合非线性控制器相比传统比例-微分控制器(Proportional-Derivative,PD)和线性二次最优控制器(Linear Quadratic Regulator,LQR),振动抑制效果得到较大提升,且具有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 振动与波 弹摆耦合系统 多体动力学 非线性控制 鲁棒性分析
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多级摩擦摆隔震支座理论分析及数值模拟研究
3
作者 王文渊 《城市建筑》 2025年第11期182-185,共4页
文章针对多级摩擦摆隔震支座进行了理论分析及数值模拟研究,多级摩擦摆隔震支座由7个滑动机构和6个滑动面组成,共有9个滑动阶段。文章介绍了多级摩擦摆隔震支座各个滑动阶段的具体滑动状态,并给出了每个滑动阶段的本构模型,并采用通用... 文章针对多级摩擦摆隔震支座进行了理论分析及数值模拟研究,多级摩擦摆隔震支座由7个滑动机构和6个滑动面组成,共有9个滑动阶段。文章介绍了多级摩擦摆隔震支座各个滑动阶段的具体滑动状态,并给出了每个滑动阶段的本构模型,并采用通用有限元软件ABAQUS对多级摩擦摆隔震支座进行了实体建模,对多级摩擦摆隔震支座在低周往复荷载下的滞回特性进行了研究。结果显示,多级摩擦摆隔震支座各个滑动阶段的滞回曲线对称且饱满,表明支座具有良好的耗能能力,且随着地震激励的提高,能够自适应地调节支座的刚度和阻尼,具有良好的自适应特性。随着竖向荷载的增大,多级摩擦摆隔震支座的各个滑动阶段的水平向刚度均有增大,滞回曲线所包含的面积增大,耗能增大。 展开更多
关键词 多级摩擦摆隔震支座 理论分析 数值模拟 滞回特性 回复能力
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记忆信号调制随机自参数动力吸振摆系统的共振响应分析
4
作者 王德莉 张梦 +3 位作者 韦玮 裴海清 都琳 徐伟 《动力学与控制学报》 2025年第4期57-68,共12页
本文主要考虑加速度耦合态时滞反馈与自反馈信号对随机载荷下自参数动力吸振摆结构共振行为的作用机制.引入三阶尺度摄动方法对随机自参数动力吸振摆耦合系统的确定情形、随机情形共振响应以及振态模式稳定性临界判定指标进行分析,同步... 本文主要考虑加速度耦合态时滞反馈与自反馈信号对随机载荷下自参数动力吸振摆结构共振行为的作用机制.引入三阶尺度摄动方法对随机自参数动力吸振摆耦合系统的确定情形、随机情形共振响应以及振态模式稳定性临界判定指标进行分析,同步应用数值模拟技术分别从振幅-载荷确定性响应、随机载荷因子对振态时空轨迹的影响及振态随机矩响应等多层面分析评估与仿真测算系统主子振态关于记忆信号调制的共振规律.探寻确定性矩解随载荷强度变化特征,明确噪声强度因子基于相调制形成有界随机载荷引致系统相态轨迹的演化规律.此外,观察到振态随机矩保持了主子振态通过主内共振调制产生的现象;记忆反馈信号引起系统振态矩呈现周期性及稳性交替,系统振态敏感于耦合记忆反馈增益改变及耦合记忆性振态模式引起系统能量更迭. 展开更多
关键词 自参数动力吸振摆 记忆信号 共振响应 多尺度分析 有界随机激励
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基于单片机系统的三线摆法测量转动惯量的实验装置研究
5
作者 徐宽源 张宝芳 林季资 《科技资讯》 2025年第20期97-99,共3页
三线摆法是大学物理实验项目中刚体转动惯量测量常采用的方法。在教学过程,老式三线摆仪器暴露摆动周期测量误差较大、摆动角度不易控制、高度测量误差大等诸多不足,对实验数据的准确性和教学效果产生重要影响。为解决这些问题,本文利... 三线摆法是大学物理实验项目中刚体转动惯量测量常采用的方法。在教学过程,老式三线摆仪器暴露摆动周期测量误差较大、摆动角度不易控制、高度测量误差大等诸多不足,对实验数据的准确性和教学效果产生重要影响。为解决这些问题,本文利用单片机系统对原实验装置进行改进。改进后的实验装置以STM32单片机作为主控芯片,实现对计算转动惯量所需参数的测量、储存和处理。系统设计采用双模式人机交互方案,既保留了传统物理按键操作方式,又新增了移动终端App控制功能,显著提升了操作便捷性。利用该装置,可以使实验操作更加简便、缩短实验时间、减少实验数据的测量误差,进而提高教学效果。 展开更多
关键词 三线摆 转动惯量 单片机 多传感器
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多浮摆式采能装置水动力性能的时域计算及模型试验 被引量：1
6
作者 张军 李成龙 +2 位作者 何宏舟 陈怀民 李晖 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2016年第6期769-773,共5页
该文基于三维时域势流理论,对一种多浮摆式波浪能采能装置的水动力性能进行了时域模拟,获得了单浮摆及双浮摆系统的运动响应、浮摆所受波浪力矩及角速度。根据模拟参数,对单浮摆和多浮摆系统的水动力特性进行了比较。在此基础上,根据几... 该文基于三维时域势流理论,对一种多浮摆式波浪能采能装置的水动力性能进行了时域模拟,获得了单浮摆及双浮摆系统的运动响应、浮摆所受波浪力矩及角速度。根据模拟参数,对单浮摆和多浮摆系统的水动力特性进行了比较。在此基础上,根据几何相似、运动相似等相似准则,进行了单、双浮摆系统的水力模型试验,获得了两种装置的波浪能采集效率。数值模拟及水力模型试验的结果表明,单浮摆的纵摇响应小于双浮摆的情况,浮摆间的相互作用可以提高波浪能的采能效率。 展开更多
关键词 水动力性能 波浪能 多浮摆 势流理论
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安装失谐摆的大跨越分裂导线自由振动计算 被引量：11
7
作者 赵高煜 何锃 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第2期63-66,共4页
安装了失谐摆的大跨越分裂导线振动特性的准确计算对于舞动分析和防舞设计有重要意义。文中基于子导线总位移的控制微分方程,推导得到子导线段自由振动的控制微分方程。针对导线运动的小应变和小转角特点,提出了大跨越分裂导线的一种新... 安装了失谐摆的大跨越分裂导线振动特性的准确计算对于舞动分析和防舞设计有重要意义。文中基于子导线总位移的控制微分方程,推导得到子导线段自由振动的控制微分方程。针对导线运动的小应变和小转角特点,提出了大跨越分裂导线的一种新型三维有限元模型,它可以直接处理间隔棒上安装了失谐摆的情况。结合间隔棒对导线的约束关系,推导建立了单元质量和刚度矩阵。应用获得的公式体系对实际大跨越分裂导线进行了自由振动计算, 注意到系统有丰富的侧向摆动模态。计算结果与实测结果的比较表明文中所用方法能有效应用于多档连续大跨越导线的动力特性的分析计算。 展开更多
关键词 安装 失谐摆 大跨越分裂导线 自由振动 计算 高压输电线路
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悬吊双摆动力特性分析及其在结构减振控制中的应用 被引量：2
8
作者 何浩祥 许洪刚 许维炳 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期305-313,共9页
悬吊质量摆具有机理明确、构造简单和减震效果良好等优点,但传统悬吊单摆受限于摆长难以实现和多阶调谐能力不足等问题,不具备工程可行性。针对上述问题,提出具有多个调谐质量和弹簧的悬吊多摆结构,通过附加弹簧和多个质点更加灵活地调... 悬吊质量摆具有机理明确、构造简单和减震效果良好等优点,但传统悬吊单摆受限于摆长难以实现和多阶调谐能力不足等问题,不具备工程可行性。针对上述问题,提出具有多个调谐质量和弹簧的悬吊多摆结构,通过附加弹簧和多个质点更加灵活地调控悬吊摆周期,同时实现多阶振型的调谐减振控制。建立悬吊双摆自身的动力方程并进行动力特性分析,获得频率解析解,从而阐释其减振机制。在此基础上建立具有悬吊双摆的结构整体动力学方程。选取均匀结构和刚度递减结构作为被控结构进行单摆和双摆的减震控制效果研究。结果表明悬吊双摆的减震效果明显优于悬吊单摆,且实现了多阶调谐控制,具有更强的稳健性和实用性,适合应用于多高层建筑结构。 展开更多
关键词 结构振动控制 悬吊质量摆 调谐减振 振型 多摆
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多种群遗传算法的倒立摆LQR控制器设计 被引量：16
9
作者 谌海云 杜振华 +1 位作者 邹宁波 石明江 《控制工程》 CSCD 北大核心 2014年第3期391-394,共4页
针对传统遗传算法在设计倒立摆LQR控制器时,算法会因个别超常个体或群体较快趋于单一化而导致不能得到满意控制参数的问题,利用Sheffield遗传工具箱,设计了多种群遗传算法。算法的开始引入了多个种群同时进行优化搜索,不同的种群采用不... 针对传统遗传算法在设计倒立摆LQR控制器时,算法会因个别超常个体或群体较快趋于单一化而导致不能得到满意控制参数的问题,利用Sheffield遗传工具箱,设计了多种群遗传算法。算法的开始引入了多个种群同时进行优化搜索,不同的种群采用不同的交叉概率和变异概率,种群之间采用移民算子建立联系,各种群产生的最优个体通过精华种群实现留优。在Simulink环境下建立模型并计算性能指标,Simulink环境下的输出值作为多种群遗传算法的目标函数值。仿真结果表明,在存在建模误差的情况下,本算法稳定性好、遗传代数小,有效地避免了早熟,更为适合复杂问题的优化。 展开更多
关键词 LQR控制器 多种群遗传算法 倒立摆
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多Agent倒立摆模糊控制系统 被引量：6
10
作者 李士勇 张云 栾秀春 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1628-1630,1633,共4页
为了提高模糊控制系统的智能性,将Agent技术与模糊控制理论相结合,设计了一种基于多Agent的倒立摆模糊控制系统.根据多Agent系统(MAS)的设计原则,将倒立摆系统分解为3个Agent,通过建立3者之间的协商策略,使各Agent间相互协作,完成了单个... 为了提高模糊控制系统的智能性,将Agent技术与模糊控制理论相结合,设计了一种基于多Agent的倒立摆模糊控制系统.根据多Agent系统(MAS)的设计原则,将倒立摆系统分解为3个Agent,通过建立3者之间的协商策略,使各Agent间相互协作,完成了单个Agent所无法完成的预定任务.对倒立摆控制系统的仿真验证了Agent技术与模糊控制理论结合的可行性和有效性. 展开更多
关键词 模糊控制 多AGENT系统 倒立摆
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Consteel振动输送机的水平运动建模 被引量：2
11
作者 秦志英 赵月静 彭伟 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2012年第S1期28-31,147,共5页
对于Consteel振动输送机,四轴惯性激振器产生水平激振力,槽体在拉杆作用下可看做一个倒立摆。当激振力为水平激振力且拉杆较长时,槽体在垂直方向的运动很小,可以看做只有水平运动。当不考虑物料与槽体的滑动,把物料看做附加质量时,得到... 对于Consteel振动输送机,四轴惯性激振器产生水平激振力,槽体在拉杆作用下可看做一个倒立摆。当激振力为水平激振力且拉杆较长时,槽体在垂直方向的运动很小,可以看做只有水平运动。当不考虑物料与槽体的滑动,把物料看做附加质量时,得到槽体和基座的两自由度模型。当把基座看做固定不动时,得到槽体和物料的两自由度模型。同时考虑基座、槽体和物料得到一个三自由度模型,以便综合分析输送机的水平运动。 展开更多
关键词 振动输送机 建模 水平运动 倒立摆 多自由度
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力矩受限单摆的摆起倒立控制——仿人智能控制在非线性系统中的应用 被引量：30
12
作者 李祖枢 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期225-229,共5页
本文依据仿人智能控制理论 (HSIC) ,通过对人的手动控制特性的模仿设计了用于力矩受限单摆摆起倒立控制的一种智能控制器 .仿真和实时控制实验的结果表明 :这样的具有多种控制模态的智能控制器 ,即使用一种简单的类型对于单摆那样的非... 本文依据仿人智能控制理论 (HSIC) ,通过对人的手动控制特性的模仿设计了用于力矩受限单摆摆起倒立控制的一种智能控制器 .仿真和实时控制实验的结果表明 :这样的具有多种控制模态的智能控制器 ,即使用一种简单的类型对于单摆那样的非线性控制对象也是十分有效的 . 展开更多
关键词 智能控制 非线性系统 单摆 摆起运动 HSIC
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一种倒立摆的控制方案 被引量：2
13
作者 于丁文 金伟 +1 位作者 胡晗 王齐胜 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z2期648-650,共3页
介绍一种倒立摆的串级控制方案。对主控制器的输出加了限位,从而由对倾斜角的给定值调整来实现对位置的调节。仿真结果表明这种控制方案可以取得很好的控制曲线。文章中给出了倒立摆控制过程的仿真曲线。
关键词 倒立摆 串级控制 多回路控制
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非线性单摆周期的多尺度微扰解 被引量：1
14
作者 戴同庆 程衍富 《中南民族大学学报（自然科学版）》 CAS 2009年第3期66-69,共4页
应用二阶多尺度微扰法研究了非线性单摆的振动周期,得到了一个大角度摆动情况下周期的近似公式.与精确的椭圆积分的级数展开对比发现,在摆角小于90度范围内两者的误差不大于1%.结果表明:多尺度微扰法是研究非线性单摆周期的一种较好的... 应用二阶多尺度微扰法研究了非线性单摆的振动周期,得到了一个大角度摆动情况下周期的近似公式.与精确的椭圆积分的级数展开对比发现,在摆角小于90度范围内两者的误差不大于1%.结果表明:多尺度微扰法是研究非线性单摆周期的一种较好的近似方法. 展开更多
关键词 单摆 多尺度微扰 周期
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二级倒立摆DU2UD的非线性控制研究 被引量：2
15
作者 但远宏 李祖枢 《测控技术》 CSCD 北大核心 2013年第3期53-56,共4页
二级倒立摆的两根摆杆有4个平衡点:Down-Down、Down-Up、Up-Down、Up-Up。针对旋转二级倒立摆从Down-Up平衡态转换到Up-Down平衡态的大范围非线性欠驱动控制问题(DU2UD),应用基于动觉智能图式的仿人智能控制理论,将DU2UD控制任务分解为... 二级倒立摆的两根摆杆有4个平衡点:Down-Down、Down-Up、Up-Down、Up-Up。针对旋转二级倒立摆从Down-Up平衡态转换到Up-Down平衡态的大范围非线性欠驱动控制问题(DU2UD),应用基于动觉智能图式的仿人智能控制理论,将DU2UD控制任务分解为初始扰动、摆起控制、姿态整定、稳摆控制4个子任务,并设计出各自关联图式、运动图式(控制器),构成多控制器与多控制模态的仿人智能控制器结构,并进行了实时控制实验,验证了所述方法的有效性。 展开更多
关键词 二级倒立摆 多模态控制 仿人智能控制
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商用车ECER29法规试验中乘员生存空间的研究 被引量：7
16
作者 陆善彬 张君媛 +2 位作者 周剑 龚礼洲 唐洪斌 《汽车技术》 北大核心 2009年第6期43-47,共5页
通过对某商用车驾驶室ECER29法规试验摆锤冲击过程的CAE分析,发现摆锤冲击过程中乘员的最小生存空间小于最后的生存空间。提出并实现了利用最小生存空间检验成员生存空间的数字化方法与过程。利用MADYMO伤害计算软件,基于多刚体与有限... 通过对某商用车驾驶室ECER29法规试验摆锤冲击过程的CAE分析,发现摆锤冲击过程中乘员的最小生存空间小于最后的生存空间。提出并实现了利用最小生存空间检验成员生存空间的数字化方法与过程。利用MADYMO伤害计算软件,基于多刚体与有限元耦合技术对冲击过程中的乘员响应进行了计算与分析,得出了膝部受力曲线。所提出的方法能准确预测乘员所受伤害。 展开更多
关键词 商用车 摆锤冲击 最小生存空间 多刚体
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长联大跨摩擦摆支座隔震连续梁桥多维地震反应分析 被引量：20
17
作者 王力 杨延超 +3 位作者 刘世忠 虞庐松 余建华 方忠强 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2020年第2期129-137,共9页
结合长联大跨连续梁桥的特点,以1座(65+123+156+123+10×90+55)m长联大跨摩擦摆支座隔震连续梁桥为背景,建立了全桥三维有限元模型,运用非线性时程分析法,分析了地震动输入模式、地震动强度、摩擦摆支座参数对该桥内力、位移和能量... 结合长联大跨连续梁桥的特点,以1座(65+123+156+123+10×90+55)m长联大跨摩擦摆支座隔震连续梁桥为背景,建立了全桥三维有限元模型,运用非线性时程分析法,分析了地震动输入模式、地震动强度、摩擦摆支座参数对该桥内力、位移和能量响应的影响。研究结果表明:(1)长联大跨连续梁桥布置摩擦摆支座,可有效延滞固定墩顶有效主梁质量效应,实现全桥协同抗震。大部分地震能量可通过支座滞回耗能散耗,大幅降低了该桥固定墩地震能量耗散需求。(2)长联大跨连续梁桥减隔震设计中,建议采用水平单向+竖向地震组合进行内力设计,采用三向地震组合进行位移设计。(3)强震作用下,支座摩擦因数取0.029~0.034时该桥隔震性能最优。 展开更多
关键词 长联大跨连续梁桥 多维地震 摩擦摆支座 地震能量反应 隔震
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钢铝双帽型保险杠横梁多目标优化 被引量：2
18
作者 王旭飞 谭飞 +3 位作者 焦登宁 周鹏 刘怡帆 刘菊蓉 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2021年第2期66-75,共10页
为了保证保险杠横梁优良的碰撞性能,并使其质量更小和结构简单,研究了一种钢铝双帽型保险杠横梁。使用LS-DYNA软件对保险杠横梁进行摆锤正面冲击数值模拟,经对比发现,钢铝双材横梁相比相同结构单一材料的横梁在正面碰撞中显示出良好的... 为了保证保险杠横梁优良的碰撞性能,并使其质量更小和结构简单,研究了一种钢铝双帽型保险杠横梁。使用LS-DYNA软件对保险杠横梁进行摆锤正面冲击数值模拟,经对比发现,钢铝双材横梁相比相同结构单一材料的横梁在正面碰撞中显示出良好的平衡性和碰撞性能;使用控制变量法研究发现,横梁前后帽的厚度和法兰的位置对其碰撞性能有显著影响;以最优拉丁超立方算法建立38组设计点,基于Kriging算法构建近似模型,并使用NSGA-II算法,以碰撞性能最优、质量最小为目标对横梁进行多目标优化。优化后钢铝双帽型保险杠横梁碰撞性能更优、质量更小,其总吸能为838.28 J,载荷峰值为18.31 kN,质量为2.08 kg,侵入量为24.78 mm,碰撞时间为0.10 s。 展开更多
关键词 钢铝双帽型 保险杠横梁 正面摆锤冲击 多目标优化
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多跨预应力连续梁桥摩擦摆隔震支座研究 被引量：12
19
作者 王黎园 房贞政 张春潮 《福州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期669-676,共8页
以福州市闽侯县某多跨预应力连续梁桥为工程背景,建立空间动力模型,采用非线性时程分析法并自定义隔震率分析采用摩擦摆支座不同布置形式的隔震效果,研究了支座参数、桥墩高度等因素对桥梁隔震效果的影响,得出多跨预应力连续梁桥隔震设... 以福州市闽侯县某多跨预应力连续梁桥为工程背景,建立空间动力模型,采用非线性时程分析法并自定义隔震率分析采用摩擦摆支座不同布置形式的隔震效果,研究了支座参数、桥墩高度等因素对桥梁隔震效果的影响,得出多跨预应力连续梁桥隔震设计参数的选取原则,可为同类型桥梁的隔震措施设计提供参考. 展开更多
关键词 多跨预应力连续梁桥 摩擦摆支座 隔震设计 参数分析
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多维地震动作用下摩擦摆基础隔震结构能量反应分析 被引量：11
20
作者 王建强 赵卓 +1 位作者 丁永刚 李大望 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期241-244,共4页
对摩擦摆基础隔震结构进行了能量反应分析,研究了多维地震动、地震烈度和支座摩擦系数对结构能量反应的影响,表明水平双向地震动输入时结构总输入能量明显增大,隔震层滞回耗能比增大,上部结构变形耗能比减小;而竖向地震动的参与使结构... 对摩擦摆基础隔震结构进行了能量反应分析,研究了多维地震动、地震烈度和支座摩擦系数对结构能量反应的影响,表明水平双向地震动输入时结构总输入能量明显增大,隔震层滞回耗能比增大,上部结构变形耗能比减小;而竖向地震动的参与使结构总输入能量略有增大,隔震层滞回耗能比减小,上部结构变形耗能比增大;随着地震动强度的提高,结构的总输入能量显著增大,隔震层滞回耗能比增大,上部结构变形耗能比减小;随着支座摩擦系数的增大,结构的总输入能量明显增大,隔震层滞回耗能比减小,上部结构的变形耗能比增大。 展开更多
关键词 摩擦摆 基础隔震结构 多维地震动 能量反应
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