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地震波时频特征及与结构地震响应的关系

工程力学 2010年第6期27卷 98-105,126页

作者：樊剑吕超张辉华中科技大学土木工程与力学学院武汉430074

首先推导了离散S变换的基本算法,定义了反映地震波时频特性的时变幅值谱和时变能量谱;基于S变换提出了把原始波调整成具有目标反应谱的新方法,分析了El_centro波、Northridge波、Kobe波和人工合成波以及经调整后的各地震波的时频特征;... 详细信息

首先推导了离散S变换的基本算法,定义了反映地震波时频特性的时变幅值谱和时变能量谱;基于S变换提出了把原始波调整成具有目标反应谱的新方法,分析了El_centro波、Northridge波、Kobe波和人工合成波以及经调整后的各地震波的时频特征;对地震波的时变谱进行特征提取,提出了能反映地震波在时频空间中能量集中程度的新概念,即地震波的时频特征谱;通过分析发现,具有相似功率谱密度函数(即具有相似频域特征)的地震波,它们的弹性加速度反应谱可能有很大的差异,而具有相似时频特征谱的地震波,具有相似的弹性加速度反应谱;相关性分析表明地震波的时频特征谱与线性结构的弹性加速度反应谱具有很好的线性相关性;最后建立了地震波的时频特征谱与弹性加速度反应谱之间的近似转换关系式,此转换关系可作为合成具有目标反应谱的人工地震波使用。

关键词： S变换时变谱非平稳地震波时频特征谱结构地震响应

基于离散小波变换的多自由度结构非平稳随机响应计算

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振动工程学报 2001年第4期14卷 438-442页

作者：樊剑唐家祥华中科技大学土木系武汉430074

将地面运动模拟成非平稳随机过程 ,基于离散小波变换得到地面运动离散小波系数的统计值 ,并以此作为输入 ,推导了多自由度结构的随机响应公式 ,通过对响应偏谱的计算 ,得到随时间变化的响应频率特性和各阶谱参数 ,利用 Monte- Carlo法... 详细信息

将地面运动模拟成非平稳随机过程 ,基于离散小波变换得到地面运动离散小波系数的统计值 ,并以此作为输入 ,推导了多自由度结构的随机响应公式 ,通过对响应偏谱的计算 ,得到随时间变化的响应频率特性和各阶谱参数 ,利用 Monte- Carlo法和本文方法进行了计算实例对比 ,验证了本文方法的正确性。

关键词：非平稳随机振动随机响应离散小波变换多自由度结构计算

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基于谐小波变换的地震波非平稳随机模型建立

华中科技大学学报（自然科学版） 2010年第4期38卷 117-120页

作者：樊剑袁涌曾志和华中科技大学土木工程与力学学院华中科技大学控制结构湖北省重点实验室湖北武汉430074

利用谐小波变换对实际强震记录的时变谱进行估计,并统计分析了与抗震规范相容的3类不同场地上地震波的时变谱特征,分析发现对于较硬场地上的地震波在时域内平稳段较短,下降段衰减较快,而在频域内具有较大的中心频率和较宽的频带;利用均... 详细信息

利用谐小波变换对实际强震记录的时变谱进行估计,并统计分析了与抗震规范相容的3类不同场地上地震波的时变谱特征,分析发现对于较硬场地上的地震波在时域内平稳段较短,下降段衰减较快,而在频域内具有较大的中心频率和较宽的频带;利用均匀调制非平稳随机模型模拟地震波的时变谱,把非线性函数的参数识别问题转化成求解无约束优化问题,利用拟牛顿迭代法求最优解,得到3类不同场地上地震波的均匀调制非平稳随机模型中各谱参数和时间包络中各参数的具体数值,为了定量地确定模拟模型的精度,定义了误差函数,验证了所提时变谱参数识别方法的精度;最后给出了与建筑抗震规范相对应的不同场地、不同烈度下多遇和罕遇地震的谱强度因子.

关键词：地震小波变换随机模型时变谱非平稳

澳凼第三大桥斜拉桥的动力特性及线性地震反应分析

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工程力学 2004年第6期21卷 166-171页

作者：龙晓鸿李黎唐家祥樊剑华中科技大学土木工程与力学学院湖北武汉430074

结合一座澳门澳凼第三大桥斜拉桥的工程设计实例,采用大型有限元分析程序 ANSYS,选取空间BEAM188、BEAM4 及 SHELL63 单元建立动力计算模型,对比研究了主塔墩底在假定固结和考虑桩土共同工作这两种边界约束处理方式下的动力特性。采用... 详细信息

结合一座澳门澳凼第三大桥斜拉桥的工程设计实例,采用大型有限元分析程序 ANSYS,选取空间BEAM188、BEAM4 及 SHELL63 单元建立动力计算模型,对比研究了主塔墩底在假定固结和考虑桩土共同工作这两种边界约束处理方式下的动力特性。采用反应谱法和时程分析法对该桥进行了线性地震反应分析,讨论了在两种振型组合方法和三组振型数情况下结构地震响应的最大值。在时程分析中,合理地选取三条地震波分别沿桥的纵、横向输入,得出了主梁和中塔的内力、位移分布规律及时程响应。

关键词：斜拉桥动力特性时程分析法反应谱法地震反应

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滑移隔震结构的瞬态最优半主动控制

华中科技大学学报（自然科学版） 2005年第7期33卷 87-89页

作者：樊剑彭刚华中科技大学土木工程与力学学院湖北武汉430074 三峡大学土木与水利工程学院湖北宜昌443002

提出了一种摩擦力可控的滑移隔震结构半主动控制方案.考虑上部结构的刚度和阻尼,采用一阶微分方程模拟时滞的影响,与结构的振动微分方程一起作为整个系统的状态方程,使用瞬态最优控制算法计算基底摩擦力的大小,通过计算实例对这种摩擦... 详细信息

提出了一种摩擦力可控的滑移隔震结构半主动控制方案.考虑上部结构的刚度和阻尼,采用一阶微分方程模拟时滞的影响,与结构的振动微分方程一起作为整个系统的状态方程,使用瞬态最优控制算法计算基底摩擦力的大小,通过计算实例对这种摩擦力可控的滑移隔震半主动控制方案进行了分析.结果表明,对于消极的滑移隔震结构,当基底摩擦力较小时,其上部结构的最大加速度响应值虽然小,但基底最大滑移量很大;当基底摩擦力较大时,滑移量和残余位移虽然可以减小,但上部加速度反应却很大.通过半主动控制后,不但具有较好的隔震效果,而且能有效地减小基底的最大滑移量及残余位移.

关键词：滑移隔震结构半主动控制地震响应瞬态最优控制算法

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形状记忆合金耗能弹簧的力学性能研究

工程力学 2004年第4期21卷 86-90页

作者：彭刚樊剑李黎唐家祥三峡大学土木水电学院湖北宜昌443002 华中科技大学土木工程与力学学院武汉430074

从Helmholt自由能出发,建立了SMA材料在复杂应力状态下的热力学本构关系,并由此推导出SMA耗能弹簧的热力学本构关系;在Brinson相变发展方程的基础上,引入等效应力的概念后,建立了内变量马氏体百分数的发展方程。利用上述理论,结合普通... 详细信息

从Helmholt自由能出发,建立了SMA材料在复杂应力状态下的热力学本构关系,并由此推导出SMA耗能弹簧的热力学本构关系;在Brinson相变发展方程的基础上,引入等效应力的概念后,建立了内变量马氏体百分数的发展方程。利用上述理论,结合普通金属弹簧的设计方法,建立了SMA耗能弹簧的设计方法;利用MATLAB编写的计算机程序进行了仿真计算。研究结果表明SMA耗能弹簧具有较好的耗能能力。本文建立的计算理论较好地吻合了其他学者的研究结果,适用于实际工程问题的理论分析,具有较大的适用价值。

关键词：形状记忆合金耗能弹簧本构模型力学性能

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近场地震作用下隔震支座的破坏形式及防护

华中科技大学学报（自然科学版） 2012年第10期40卷 114-118页

作者：樊剑邵丹余倩倩华中科技大学土木工程与力学学院湖北武汉430074 华中科技大学控制结构湖北省重点实验室湖北武汉430074

建立了考虑支座竖向变形以及上部结构转动时隔震结构的运动方程,研究了近场地震作用下结构高宽比和隔震结构周期对支座破坏形式的影响;提出了利用支座软碰撞和软提离防护支座在强烈近场地震作用下发生破坏的措施;对不同类型的橡胶缓冲... 详细信息

建立了考虑支座竖向变形以及上部结构转动时隔震结构的运动方程,研究了近场地震作用下结构高宽比和隔震结构周期对支座破坏形式的影响;提出了利用支座软碰撞和软提离防护支座在强烈近场地震作用下发生破坏的措施;对不同类型的橡胶缓冲挡块的力学性能进行了试验研究,并利用有限元软件对其进行了理论计算,给出了橡胶缓冲挡块的荷载-位移关系表达式;对具有软提离功能的支座,根据所需提离量的大小,设计了支座的具体构造.以某高层隔震结构的8度地震响应分析为例,验证了当支座具有软碰撞和软提离功能时,虽然支座的竖向位移有很多的增加,但支座所受的竖向拉压应力以及底层柱的剪力均有很大的减小.

关键词：地震隔震技术破坏形式橡胶支座缓冲挡块防护措施

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基于S变换的地震波时频分析及人工调整

振动工程学报 2008年第4期21卷 381-386页

作者：樊剑吕超张辉华中科技大学土木工程与力学学院

首先推导了离散S变换的基本算法,定义了反映地震波时频特性的时变幅值谱和时变能量谱;以K obe地震波为例,基于S变换分析了该地震波的时频特性,并对采用不同窗口函数的分析结果进行了对比,分析发现当适当地调整窗口参数,复窗口的广义S变... 详细信息

首先推导了离散S变换的基本算法,定义了反映地震波时频特性的时变幅值谱和时变能量谱;以K obe地震波为例,基于S变换分析了该地震波的时频特性,并对采用不同窗口函数的分析结果进行了对比,分析发现当适当地调整窗口参数,复窗口的广义S变换对非平稳地震波有较好的时频分辨率;利用S变换的时频滤波性质,对实际地震波进行了任意时间和频率段的人工调整;以与抗震规范相容的功率谱为目标谱,提出了利用S变换合成非平稳地震波的新方法,通过实例分析发现,人工合成的地震波功率谱与目标谱符合很好,而且继承了母波的非平稳特性;还研究了地震波的时频特性对单自由度体系弹性反应谱的影响。

关键词： S变换地震波时变谱功率谱

使用特征正交分解型谱表示法的汽车受路面激励随机模拟

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振动与冲击 2007年第1期26卷 136-138页

作者：胡亮李黎樊剑华中科技大学土木工程与力学学院武汉430074

将特征正交分解型谱表示法用于模拟汽车受路面激励。首先给出了路面不平度对汽车输入的位移随机激励的谱描述。基于路面激励的功率谱矩阵,结合特征正交分解(POD,ProperO rthogonalDecomposition,)型谱表示法的模拟表达式,给出了路面激... 详细信息

将特征正交分解型谱表示法用于模拟汽车受路面激励。首先给出了路面不平度对汽车输入的位移随机激励的谱描述。基于路面激励的功率谱矩阵,结合特征正交分解(POD,ProperO rthogonalDecomposition,)型谱表示法的模拟表达式,给出了路面激励的显式POD分解,定义了汽车的“路面激励模态”,推导了路面对汽车输入激励随机模拟的简化计算公式。该方法可用FFT来减少计算量以提高计算速度。它由于完全消除掉了原型谱表示法的Cholesky分解过程而具有较高的计算效率和更明确的物理意义。最后,通过对一个四轮轿车在国标GB7031-87中的A级路面不平度下受到的位移随机激励进行模拟,说明了该方法的有效性。

关键词：路面不平度谱表示法特征正交分解(POD) 随机模拟