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黏弹性四参数地基上两跨连续修正Timoshenko梁的横向自振特性分析

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振动工程学报 2024年

作者：柳伟汪过兵兰州信息科技学院土木工程学院西安理工大学岩土工程研究所

为解决黏弹性四参数地基上两跨连续修正Timoshenko梁的横向振动问题,将两跨连续修正Timoshenko梁与黏弹性四参数地基进行组合,建立新的振动控制方程,运用回传射线矩阵法,结合二分法和黄金分割法,分析了黏弹性四参数地基上两跨(等跨、不... 详细信息

为解决黏弹性四参数地基上两跨连续修正Timoshenko梁的横向振动问题,将两跨连续修正Timoshenko梁与黏弹性四参数地基进行组合,建立新的振动控制方程,运用回传射线矩阵法,结合二分法和黄金分割法,分析了黏弹性四参数地基上两跨(等跨、不等跨)连续修正Timoshenko梁与单跨修正Timoshenko梁自振特性之间的联系与区别。结果表明:对于黏弹性四参数地基上的修正Timoshenko梁,单跨梁的各阶自振频率小于两跨连续梁的各阶自振频率,单跨梁的偶数阶自振频率和衰减系数与两等跨连续梁的奇数阶自振频率和衰减系数相同,不等跨两跨连续梁奇数阶自振频率小于两等跨连续梁奇数阶自振频率;两等跨连续修正Timoshenko梁的偶数阶振型关于跨中支座对称,奇数阶振型关于跨中反对称。

关键词：黏弹性四参数地基两跨连续修正Timoshenko梁回传射线矩阵法横向振动模态

黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁横向自振特性分析

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振动工程学报 2024年

作者：柳伟汪过兵赵志鹏赵晓军兰州信息科技学院土木工程学院西安理工大学岩土工程研究所

基于修正Timoshenko梁理论,建立黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁的横向振动控制方程,运用回传射线矩阵法推导出黏弹性Pasternak地基中两端简支修正Timoshenko梁自振频率和衰减系数的解析解,结合二分法和黄金分割法计算了经典边... 详细信息

基于修正Timoshenko梁理论,建立黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁的横向振动控制方程,运用回传射线矩阵法推导出黏弹性Pasternak地基中两端简支修正Timoshenko梁自振频率和衰减系数的解析解,结合二分法和黄金分割法计算了经典边界条件下黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁的自振特性,对比分析了考虑剪切变形引起的转动惯量、梁长及不同的边界条件对结构自振特性的影响。研究表明:黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁的各阶自振频率和衰减系数小于经典Timoshenko梁的各阶自振频率和衰减系数;梁越短,剪切变形引起的转动惯量对结构自振频率和衰减系数的影响越大,且对高阶的影响明显大于低阶;边界约束条件越强,振动能量衰减越明显。

关键词：黏弹性Pasternak地基修正Timoshenko梁回传射线矩阵法解析解边界条件模态

弹簧地基上大直径单桩海上风机的一阶自振频率

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计算力学学报 2023年

作者：余云燕许蓉孔嘉乐兰州交通大学土木工程学院

自振频率是海上风机前期动力设计的主要难点之一，计算精度要求极高，而桩-土相互作用对自振频率影响显著。目前，针对桩-土相互作用普遍采用弹簧地基简化模型，为对比分析不同弹簧地基简化模型的准确性和精度，本文采用回传射线矩阵法... 详细信息

自振频率是海上风机前期动力设计的主要难点之一，计算精度要求极高，而桩-土相互作用对自振频率影响显著。目前，针对桩-土相互作用普遍采用弹簧地基简化模型，为对比分析不同弹簧地基简化模型的准确性和精度，本文采用回传射线矩阵法，建立固定端、单弹簧、双弹簧、三弹簧这4种地基简化模型，基于Bernoulli-Euler梁理论和Timoshenko梁理论，求解风机系统的自振频率，并与风机基频实测值作对比，进一步分析三弹簧简化地基模型中地基旋转刚度、地基耦合刚度和地基水平刚度对风机系统基频的影响。研究结果表明：桩-土相互作用不可忽略，三弹簧地基简化模型计算风机系统基频精度最高；地基刚度对风机系统基频的敏感性次序为：地基耦合刚度 > 地基旋转刚度 > 地基水平刚度；当地基旋转（水平）刚度较小时，地基耦合刚度与地基旋转（水平）刚度的耦合效应对风机系统的基频影响较大；地基耦合刚度与地基旋转刚度的耦合效应对风机系统基频的影响程度大于地基耦合刚度与地基水平刚度的耦合效应。

关键词：海上风机弹簧地基自振频率回传射线矩阵法单桩基础

经典边界条件黏弹性Pasternak地基上Bernoulli-Euler梁横向自振特性分析

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振动与冲击 2021年第1期40卷 173-182页

作者：付艳艳余云燕兰州交通大学土木工程学院兰州730070

自振特性在结构的动力分析中具有重要的意义。将回传射线矩阵法(MRRM)推广到地基梁自振特性的研究中,通过节点力平衡和位移协调方程及对偶局部坐标系下单元相位关系,建立两端简支、两端自由、两端固支、简支-自由、简支-固支及固支-自... 详细信息

自振特性在结构的动力分析中具有重要的意义。将回传射线矩阵法(MRRM)推广到地基梁自振特性的研究中,通过节点力平衡和位移协调方程及对偶局部坐标系下单元相位关系,建立两端简支、两端自由、两端固支、简支-自由、简支-固支及固支-自由这六种边界条件下黏弹性Pasternak地基上的Bernoulli-Euler梁的回传射线矩阵,进而得到其频率方程。根据单一局部坐标系下的边界条件,推导出模态函数解析表达式,进一步根据正交归一化条件求解模态函数表达式中的未知参数。通过具体算例验证了回传射线矩阵法求解的正确性,并对不同边界条件下的自振频率、衰减系数及模态函数进行了分析。为黏弹性地基梁的振动特性研究提供理论基础。

关键词：黏弹性Pasternak地基 Bernoulli-Euler梁横向自振特性回传射线矩阵法

黏弹性Pasternak地基上两端简支的Timoshenko梁横向自由振动特性解析解

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振动与冲击 2020年第19期39卷 32-38页

作者：付艳艳余云燕兰州交通大学土木工程学院兰州730070

地基梁的振动特性在工程领域及科学界备受关注。将黏弹性Pasternak地基与Timoshenko梁进行组合,对地基梁横向自由振动特性进行研究。首先,基于回传射线矩阵法,推导出复系数一元四次的频率方程,并对其进行求解得到Pasternak地基上两端简... 详细信息

地基梁的振动特性在工程领域及科学界备受关注。将黏弹性Pasternak地基与Timoshenko梁进行组合,对地基梁横向自由振动特性进行研究。首先,基于回传射线矩阵法,推导出复系数一元四次的频率方程,并对其进行求解得到Pasternak地基上两端简支的Timoshenko梁的自振频率及衰减系数的解析解;然后,根据单一局部坐标系下的边界条件推导了模态函数解析表达式,进一步根据正交归一化条件对未知参数进行求解。最后,通过具体算例验证了基于回传射线矩阵法所得的黏弹性Pasternak地基上Timoshenko梁横向自由振动特性解析解的正确性。

关键词：黏弹性Pasternak地基 Timoshenko梁横向自由振动特性解析解回传射线矩阵法

低应变动测曲线反演桩-土相互作用参数的试验研究

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振动与冲击 2018年第2期37卷 210-215,222页

作者：余云燕曹俊伟袁春辉兰州交通大学土木工程学院兰州730070 中交第三航务工程局有限公司宁波分公司宁波315200 广东省建筑设计研究院广州510050

选用黄河砂、黄土作为桩侧土进行桩-土相互作用的室内试验研究,利用WaveRunner 44Xi示波器接收桩顶加速度数字信号,用回传射线矩阵法反演不同密实状态下桩侧土的阻尼系数和刚度系数。试验结果表明:土越密实,桩侧阻尼系数和刚度系数都会... 详细信息

选用黄河砂、黄土作为桩侧土进行桩-土相互作用的室内试验研究,利用WaveRunner 44Xi示波器接收桩顶加速度数字信号,用回传射线矩阵法反演不同密实状态下桩侧土的阻尼系数和刚度系数。试验结果表明:土越密实,桩侧阻尼系数和刚度系数都会增大,密实度相对较小时,阻尼系数增大较快,密实度相对较大时,两者增大量相当。

关键词：桩-土相互作用阻尼系数刚度系数室内试验回传射线矩阵法

土体阻尼对全(部分)埋入单桩基础自振特性的影响研究

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振动工程学报 2018年第6期31卷 1076-1084页

作者：余云燕陈进浩刘家骥兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学甘肃省轨道交通力学应用工程实验室甘肃兰州730070 中铁西北科学研究院有限公司甘肃兰州730000 西安交通大学电气工程学院陕西西安710049

自振频率和振型是反映结构动力特性的重要物理量,对结构设计和动力分析具有重要作用。基于回传射线矩阵法(MRRM),首先推导出全埋入单桩基础在桩顶自由、桩底分别为自由和固定条件下发生轴向自由振动时波数、振型和自振频率的解析解;而... 详细信息

自振频率和振型是反映结构动力特性的重要物理量,对结构设计和动力分析具有重要作用。基于回传射线矩阵法(MRRM),首先推导出全埋入单桩基础在桩顶自由、桩底分别为自由和固定条件下发生轴向自由振动时波数、振型和自振频率的解析解;而后研究部分埋入单桩基础横向和轴向自由振动时的自振特性,探讨了4种工况,工况1～3同时考虑土体弹簧和土体阻尼作用,工况4仅考虑土体阻尼作用,分析了土体阻尼对部分埋入单桩基础自振频率和振型、衰减系数的影响规律。结果表明:土体阻尼对低阶自振频率和振型的影响较大,在结构的低频振动分析中不可忽略。

关键词：粧基础土体阻尼自由振动回传射线矩阵法

半无限基衬上功能梯度材料层结构声学性能研究

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船舶力学 2018年第8期22卷 1028-1038页

作者：陈美霞徐坤谢坤华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074

基于回传射线矩阵法,研究了平面声波入射下半无限弹性基衬上功能梯度材料层的水下声学性能。将功能梯度材料层沿厚度方向上分层,各子层视为均匀材料,并推导了流-固界面处及功能梯度层与基衬界面处的声波局部散射矩阵及各分层的相位偏移... 详细信息

基于回传射线矩阵法,研究了平面声波入射下半无限弹性基衬上功能梯度材料层的水下声学性能。将功能梯度材料层沿厚度方向上分层,各子层视为均匀材料,并推导了流-固界面处及功能梯度层与基衬界面处的声波局部散射矩阵及各分层的相位偏移矩阵,然后组装得到关于各分层材料波幅的总体矩阵方程,最终求解功能梯度材料层的反射系数及吸声系数。通过数值计算分析了材料参数沿厚度指数型式变化的功能梯度材料层的材料梯度、入射角、基衬材料参数等因素对吸声系数的影响规律。分析结果表明半无限介质上的功能梯度材料层结构实现了由表层材料向基衬材料参数的渐变,对中高频声波具有较宽频的吸声性能;弹性基衬材料主要影响功能梯度层结构的低频吸声性能,基衬材料的特性阻抗与水越接近有利于提高低频段吸声性能。

关键词：功能梯度材料(FGM) 回传射线矩阵法反射系数吸声系数

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梯度波阻板的地基振动控制研究

力学学报 2017年第6期49卷 1360-1369页

作者：马强周凤玺刘杰兰州理工大学土木工程学院兰州730050 兰州交通大学交通运输学院兰州730070

波阻板(wave impeding block,WIB)隔振体系是一种有效的振动污染治理措施,虽逐渐被应用在工程实际中,但以往的研究多集中于单相固体均质材料的情形,而对材料特性沿空间连续变化的非均匀固体材料的波阻板隔振性能的研究相对较少.基于功... 详细信息

波阻板(wave impeding block,WIB)隔振体系是一种有效的振动污染治理措施,虽逐渐被应用在工程实际中,但以往的研究多集中于单相固体均质材料的情形,而对材料特性沿空间连续变化的非均匀固体材料的波阻板隔振性能的研究相对较少.基于功能梯度材料(functionally graded material,FGM)特点,本文提出了以功能梯度波阻板作为隔振屏障的一类新型的地基振动控制体系.考虑在弹性地基内部设置梯度波阻板,基于线弹性理论,利用傅里叶积分变换,根据Helmholtz矢量分解原理,建立了弹性地基在动载荷作用下的回传射线矩阵法(reverberation ray matrix method,RRMM)计算列式.假设梯度波阻板的物理力学性质沿深度方向按幂函数连续变化,采用数值傅里叶逆变换获得了弹性地基的位移和应力等物理量的数值解.通过数值算例,与单相固体均质波阻板进行了对比,并分析讨论了梯度波阻板的材料梯度因子、埋深以及梯度波阻板厚度等物理力学参数对地基隔振性能的影响规律.结果表明,梯度波阻板能有效降低振动的振幅,与单相固体均质波阻板相比,梯度波阻板具有更好的减振隔振效果.地基的位移幅值和应力幅值随着梯度因子的增大而减小.梯度波阻板的隔振效果随着波阻板厚度的增大而提高,而随着梯度波阻板埋深的增大而降低.

关键词：地基振动控制弹性地基动力响应梯度波阻板回传射线矩阵法