梁在动荷载作用下的随机振动

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随机振动对公路桥梁结构的影响分析

随机振动对公路桥梁结构的影响分析

随机振动对公路桥梁结构的影响分析公路桥梁作为重要的基础设施之一,随着交通的发展,其建设也越来越普及,并得到了广泛的应用。

但是,在公路桥梁的使用过程中,随机振动却是一项可能对其结构稳定性产生较大影响的因素。

随机振动是指在公路桥梁使用过程中,由于风、车辆、地震等外部因素的作用所引起的振动现象。

这种振动形态的特殊性,使得其不同于规则振动,从而增加了公路桥梁稳定性分析的难度和复杂度。

在如此复杂的环境下,正确地分析和处理随机振动对公路桥梁结构的影响,显得尤为重要。

首先,随机振动对公路桥梁结构的影响主要表现在其结构的动态响应上。

由于在实际使用中,公路桥梁的振动形态受到一系列因素的影响,因此其响应往往呈现出随机性。

这就使得我们需要采用随机振动分析方法,对公路桥梁结构进行合理的预测与分析。

在此基础上,还需要通过拟合分析,得出可能的随机振动激励模型,并进一步计算出其对公路桥梁的影响值,以便进行更为准确的结构评估和改进。

其次,随机振动还会对公路桥梁的疲劳寿命造成很大影响。

特别是对于公路桥梁中的钢结构,由于其材料本身的特性,其响应频率较高,因此更容易产生疲劳破坏。

此外,随机振动激励本身的不确定性,还存在着可能引发严重疲劳损伤的风险。

因此,在公路桥梁的设计和维护过程中,需要格外注重其疲劳寿命的评估和监测工作。

最后,随机振动对公路桥梁的影响,也与其使用环境的特殊性密切相关。

例如,当公路桥梁位于高风险地区,如风化、滑坡区等地,或者临近工业设施、机场等噪音污染源时,其振动环境也会比较复杂,其随机响应的波动范围和频率变化都会更大。

这时,对公路桥梁的结构设计、材料选用、结构检测等方面都需要有所调整和加强。

综上所述,随机振动不仅是公路桥梁结构稳定性评估中需要重点关注的因素,同时也是公路桥梁设计、维护、升级等方面的重要参考依据。

只有在深入分析和研究随机振动对公路桥梁结构的影响机制,才能更好地保障公路桥梁的安全和可靠性,促进社会交通的发展。

桥梁结构中的随机振动分析与响应

桥梁结构中的随机振动分析与响应

桥梁结构中的随机振动分析与响应随着城市化进程的加快和交通运输的发展,桥梁作为城市中重要的交通结构之一,扮演着至关重要的角色。

然而,桥梁在长期使用过程中面临着各种各样的挑战,其中之一就是随机振动引起的结构疲劳和损伤。

因此,对桥梁结构中的随机振动进行分析与响应研究具有重要意义。

随机振动是指未知源和未知相位的力或位移激励作用下,结构系统所产生的综合响应。

在桥梁工程中,随机振动主要源于交通荷载、风荷载、地震荷载等各种外界因素。

这些外界因素的不确定性和复杂性使得桥梁结构的振动分析更具挑战性。

为了对桥梁结构中的随机振动进行分析,需要使用特定的数学模型和工程方法。

其中,最常用的方法之一是模态分析。

模态分析基于结构的固有振动特性,通过求解结构的固有频率、振型和阻尼比等参数,来揭示结构在不同频率下的响应特性。

对于桥梁结构来说,模态分析能够帮助工程师确定结构的振动模态,并评估结构的动力特性。

通过模态分析,可以得到结构的主要振动模态和固有频率范围,从而为后续的随机振动分析提供基础数据。

随机振动分析不仅要考虑结构的固有振动特性,还要考虑外界荷载的特性。

其中,交通荷载是桥梁结构中最主要的外部激励源。

交通荷载的特点是频率范围广、载荷大小变化较大,并且具有一定的随机性。

因此,对桥梁结构的随机振动响应分析,需要将交通荷载特性考虑在内。

常用的方法是使用车辆荷载模型和荷载谱进行分析。

通过建立合适的车辆荷载模型,结合实际交通流量和车辆类型等参数,可以准确模拟桥梁结构在交通荷载作用下的随机振动响应。

除了交通荷载外,风荷载也是桥梁结构中不可忽视的外界激励源。

在某些地区,强风甚至风暴的影响可能对桥梁结构产生较大的振动作用。

风荷载的随机性和非定常性使得对桥梁结构的风振分析具有较高的难度。

为了应对这个挑战,工程师通常使用风洞试验、数值模拟和现场监测等方法,对桥梁结构在风荷载作用下的振动响应进行评估。

地震荷载是另一个重要的桥梁结构随机振动源。

地震的不可预测性和破坏性使得对桥梁结构的地震响应进行分析至关重要。

动载荷作用梁动态响应分析

动载荷作用梁动态响应分析

毕业论文题目动载荷作用梁动态响应分析专业工程力学班级力学081学生郝忠文指导教师何钦象教授2012 年专业:工程力学学生:郝忠文指导教师:何钦象摘要在机构动力学中讨论的强迫振动问题,一般是以结构在位置固定的周期性挠动力作用下的强迫振动问题为对象。

本文中,用主振型叠加法,分析了简支欧拉梁在移动载荷作用下的动态响应特性。

当广义挠动频率的固有频率相等则放生共振。

研究桥梁在移动车辆载荷下的强迫振动,也要分析其共振条件。

所不同的是由于载荷是移动的,且车辆载荷本身也是带有质量的振动体系,桥梁和载荷耦合系统的动力特征随荷载位置的移动而不断变化。

经研究发现,在移动荷载作用下,桥梁将发生振动,产生的变形比载荷静止不动时产生的变形大。

若荷载处于最不利的静力作用位置的同时满足共振条件,那么将会发生较大的动态响应,导致桥梁的破坏。

而且,当荷载移动速率为一定值,广义挠动频率接近梁的固有频率时,梁也可能发生共振,其最大动挠度比静载荷作用时最大挠度的数倍。

移动车辆载荷的这种动力效应是不容忽视。

关键字:动载荷,动态响应,广义挠动频率ABSTRACTThe forced vibration problem discussed in the mechanism dynamics generally focus on the forced vibration that caused by the force which stationarily act on the mecha- nism regularly.In this paper,using principal mode superposition method,the dyna -mic response of simply supported Euler beam acted by moving loads is analysed. Wh -en the frequency of generalized stimulating force equals its natural frequency,the re -sonance happens.It is different that the load moves.The dynamic response of the sys- tem formed by the load and beam differs with the position of moving load. According to the research,the deflection caused by the moving load is larger than that caused by stable load.When the moving load is at the vital position meanwhile meets the res -onance requirement,the beam will resonate thus leading to damage .And when the speed of the moving load reaches the point that the generalized stimulating frequency meets the natural frequency of beam,it may also cause resonance,the biggest def -lection will reaches several times the deflection caused by the stable load。

梁的振动实验报告

梁的振动实验报告

《机械振动学》实验报告实验名称梁的振动实验专业航空宇航推进理论与工程姓名刘超学号 SJ1602006南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics and Astronautics2017年01月06日1实验目的改变梁的边界条件,对比分析不同边界条件,梁的振动特性(频率、振型等)。

对比理论计算结果与实际测量结果。

正确理解边界条件对振动特性的影响。

2实验内容对悬臂梁、简支梁进行振动特性对比,利用锤击法测量系统模态及阻尼比等。

3实验原理3.1 固有频率的测定悬臂梁作为连续体的固有振动,其固有频率为:()1,2,.......r r l r ωλ==其中, 其一、二、三、四阶时, 1.87514.69417.854810.9955.....r l λ=、、、 简支梁的固有频率为:()1,2,.......r r l r ωλ==其中 其一、二、三、四阶时, 4.73007.853210.995614.1372.....r l λ=、、、其中E 为材料的弹性模量,I 为梁截面的最小惯性矩,ρ为材料密度,A 为梁截面积,l 为梁的长度。

试件梁的结构尺寸:长L=610mm, 宽b=49mm, 厚度h=8.84mm. 材料参数: 45#钢,弹性模量E =210 (GPa), 密度ρ=7800 (Kg/m 3)横截面积:A =4.33*10-4 (m 2),截面惯性矩:J =312bh =2.82*10-9(m 4)则梁的各阶固有频率即可计算出。

3.2、实验简图图1 悬臂梁实验简图图2简支梁实验简图实验仪器本次实验主要采用力锤、加速度传感器、YE6251数据采集仪、计算机等。

图3和图4分别为悬臂梁和简支梁的实验装置图。

图5为YE6251数据采集仪。

图3 悬臂梁实验装置图图4 简支梁实验简图图5 YE6251数据采集分析系统实验步骤1:"在教学装置选择"中,选择结构类型为"悬臂梁",如果选择等份数为17,将需要测量17个测点。

随机振动对桥梁结构的影响分析

随机振动对桥梁结构的影响分析

随机振动对桥梁结构的影响分析桥梁是现代化交通基础设施建设中的重要组成部分,其可靠性和安全性直接关系到人们的生命和财产安全。

在桥梁的设计和施工过程中,考虑到桥梁的受力特点和结构很难完全避免的自然环境因素,例如风、水流、地震等,这些因素都会对桥梁结构产生影响。

因此,针对影响桥梁结构稳定性的因素进行分析和探讨,尤其是随机振动对桥梁结构的影响分析,对桥梁的设计和运营具有重要意义。

一、什么是随机振动?振动是指物体沿某一方向做无规律运动。

很多振动都是经历过一定时间内的定常状态后,逐渐转化为随机振动。

随机振动指的是有一定的规律性和不确定性的振动,其变化规律具有随机性,无法用某种确定和可预测的方式来表达。

二、桥梁结构的振动模式在桥梁结构的振动过程中,其振型模式主要包括纵向振动模式、横向振动模式和扭转振动模式等。

通常情况下,在桥面板上发生的振动是远远小于桥梁主梁的自振动,因此,我们对桥梁结构的分析和探讨主要是从桥主梁发生的振动入手。

三、随机振动对桥梁结构的影响随机振动对桥梁结构的影响主要表现为两个方面:一是振动强度的不确定性,二是振动频率的随机性与多义性。

3.1振动强度的不确定性随机振动强度的不确定性是指振动荷载的产生、传输和作用过程所受到的影响因素相对较难确定的现象。

振动荷载的产生机制多种多样,例如风荷载、地震荷载、车辆荷载等。

这些荷载虽然有着明确的统计规律,但难以在桥梁结构设计过程中精确定量,这就导致了桥梁结构所承受的振动荷载在一定程度上出现不确定性。

同时,振动荷载在桥梁结构中传输过程同样受到外界环境、地理位置等多种因素的影响,这也使得随机振动荷载的强度难以确定。

3.2振动频率的随机性与多义性不同类型桥梁具有着不同的振动频率,而随机振动荷载的特殊性又导致了振动频率具有随机性和多义性。

因此,在进行桥梁结构设计时,需要考虑到桥梁结构的多种振动模式,同时还需要对随机振动荷载产生的激励作用和影响进行模拟和计算。

四、结论随机振动是一种常见的振动形式,在桥梁结构设计和运营过程中,需要考虑到随机振动对桥梁结构的影响。

混凝土梁震动试验标准

混凝土梁震动试验标准

混凝土梁震动试验标准一、前言混凝土梁是建筑工程中常用的结构元件,其受到地震等外力作用时会产生震动反应,对于保证结构的安全性和稳定性具有重要意义。

因此,混凝土梁震动试验是建筑工程领域的重要研究内容之一。

本文旨在提供一份全面的具体的详细的混凝土梁震动试验标准,以期能够规范试验过程,提高试验数据的准确性和可靠性。

二、试验对象混凝土梁是试验的对象,其形状和尺寸应符合相关标准要求。

试验时应选择同一品种、同一批次的混凝土材料,避免试验结果受材料质量的影响。

三、试验设备1.振动器:振动器应符合相关标准要求,其振动频率应可调节,调节范围应在试验要求内。

2.加速度计:加速度计应符合相关标准要求,其量程应能满足试验要求,测量误差应在0.5%以内。

3.数据采集系统:数据采集系统应能够采集振动信号,并将其转换成数字信号。

数据采集系统应具有良好的稳定性和可靠性。

4.电子天平:电子天平应符合相关标准要求,其分度值应能满足试验要求,测量误差应在0.1%以内。

5.其他辅助设备:如支撑架、夹具、导轨等。

四、试验方法1.试验前准备(1)对试验设备进行检查和调试,确保其正常工作。

(2)根据试验要求选择合适的振动频率和振动幅度。

(3)在混凝土梁的两端固定支撑架,并保证支撑架的水平度。

(4)根据试验要求在混凝土梁上安装加速度计,并调整其位置和方向。

2.试验过程(1)将振动器与混凝土梁相连,调节振动器的频率和幅度,开始振动实验。

(2)记录混凝土梁的振动参数,如加速度、振幅、振动频率等。

(3)在试验过程中,应对振动器、加速度计等设备进行监测,确保其正常工作。

3.试验结束(1)试验结束后,停止振动并记录振动器的停止时间。

(2)将混凝土梁从支撑架上取下,并进行重量测量。

(3)将采集到的振动信号进行处理和分析,得到混凝土梁的动态特性参数。

五、试验数据处理1.数据采集采集加速度计的振动信号,并将其转换成数字信号,保存在计算机上。

2.数据处理(1)对采集到的信号进行滤波和去噪处理,保证数据的准确性和可靠性。

混凝土梁的振动特性分析方法

混凝土梁的振动特性分析方法

混凝土梁的振动特性分析方法一、前言混凝土梁是建筑结构中常用的承重构件之一,其振动特性对于建筑物的稳定性和安全性具有重要的影响。

因此,对混凝土梁的振动特性进行分析和研究具有重要的意义。

本文将介绍混凝土梁的振动特性分析方法。

二、混凝土梁的振动特性混凝土梁的振动特性是指梁在受到外界激励作用后,产生的振动响应。

混凝土梁的振动特性与其自身的材料性质、几何形状、边界条件及受力状态等因素密切相关。

混凝土梁的振动特性可以通过实验和理论分析两种方法进行研究。

实验方法通常采用模态分析和频响分析等手段,可以直接测量梁的振动响应,并从中得到各种振动模态的特征参数。

理论方法则是通过建立梁的数学模型,利用数学分析方法得到梁的振动特性。

三、混凝土梁振动特性分析方法1. 实验方法(1)模态分析法模态分析法是一种较为常用的实验方法,其基本思想是通过外力激励下的梁振动响应,测量出各种振动模态的特征参数,如振动频率、振动形态等。

具体操作步骤如下:① 在梁上加上一定的质量,并以震动台或冲击锤等方式施加外力激励;② 记录梁在不同振动状态下的加速度响应,并通过FFT分析得到梁的振动频率;③ 根据振动频率的计算结果,可以得到各种振动模态的特征参数,如模态阻尼比、振动形态等。

(2)频响分析法频响分析法是一种实验方法,其基本思想是通过施加一系列不同频率的外力激励,测量梁的振动响应,得到梁的频率响应函数。

具体操作步骤如下:① 在梁的一端施加一系列不同频率的外力激励;② 记录梁在不同频率下的振动响应,并计算出梁的频率响应函数;③ 通过频率响应函数,可以得到梁的共振频率和振动幅度等特征参数。

2. 理论方法(1)有限元法有限元法是一种常用的数值分析方法,可以对混凝土梁的振动特性进行分析。

其基本思想是将梁分割成若干个小单元,建立数学模型,并通过计算机模拟分析,得到梁的振动特性。

具体操作步骤如下:① 将梁分割成若干个小单元,并建立数学模型;② 在模型中施加外力激励,并计算出梁的振动响应;③ 分析模型得到各种振动模态的特征参数,如振动频率、振动形态等。

混凝土梁受荷载作用下的振动特性研究

混凝土梁受荷载作用下的振动特性研究

混凝土梁受荷载作用下的振动特性研究一、研究背景混凝土梁是建筑结构中常见的一种构件,其主要承受水平荷载和垂直荷载,因此在使用过程中容易受到外力刺激而产生振动。

深入研究混凝土梁在受荷载作用下的振动特性,可以为建筑设计和结构安全评估提供重要的理论支持。

二、研究内容1. 混凝土梁的振动模态分析通过振动模态分析,可以得到混凝土梁在不同频率下的振动模态和振型。

可以通过实验或数值模拟方法进行分析。

2. 混凝土梁的自由振动实验研究通过自由振动实验,可以得到混凝土梁在没有外界干扰下的振动特性,包括振动频率、振型、振幅等。

3. 混凝土梁的强迫振动实验研究通过强迫振动实验,可以模拟混凝土梁在受到外界荷载作用下的振动特性,包括共振频率、振动幅值、能量损耗等。

4. 混凝土梁的数值模拟研究通过数值模拟方法,可以对混凝土梁的振动特性进行预测和分析,得到混凝土梁在不同工况下的振动响应情况。

三、研究方法1. 自由振动实验采用激光干涉仪或加速度计等测试仪器进行测量,利用MATLAB等软件进行数据处理和分析。

2. 强迫振动实验采用电液伺服控制系统对混凝土梁进行强迫振动实验,利用激光干涉仪或加速度计等测试仪器进行测量,利用MATLAB等软件进行数据处理和分析。

3. 数值模拟采用有限元方法或其他数值模拟方法对混凝土梁进行模拟分析,得到混凝土梁在不同工况下的振动响应情况。

四、研究结果1. 混凝土梁的振动模态分析结果表明,在不同频率下,混凝土梁的振型和振动模态变化明显,其中低频模态振型为弯曲振动,高频模态振型为横向振动。

2. 自由振动实验结果表明,混凝土梁的自由振动频率与其自身结构参数密切相关,例如梁长、梁高、弹性模量等。

3. 强迫振动实验结果表明,混凝土梁的共振频率与其结构参数和荷载特性密切相关,共振频率随着荷载的增加而增加,振幅随着荷载的增加而减小。

4. 数值模拟结果表明,混凝土梁在不同工况下的振动响应情况与实验结果相符合,数值模拟可以为混凝土梁的振动分析提供重要的参考依据。

梁的振动微分方程

梁的振动微分方程

梁的振动微分方程
梁是工程结构中常见的组件,广泛应用于建筑、桥梁、机械等领域。

梁的振动是指它在受到外力作用下发生的周期性变形,产生振动波动。


于梁的振动现象,我们可以通过振动微分方程来进行分析和计算。

EIy''''(某)+ρA∂²y/∂t²=q(某,t)
其中,y(某,t)为梁的振动位移,EI为梁的弯曲刚度,ρ为梁的密度,A为梁的横截面积,q(某,t)为梁外部施加在某一点上的载荷。

上式中的第一项表示弯曲刚度对梁的振动产生的影响,它随着梁截面
形状和截面面积的不同而变化。

第二项表示梁在振动过程中受到的外部载荷,它随着时间和位置的变化而变化。

理解梁振动微分方程的本质是了解
梁振动的基本力学原理和振动现象。

在实际应用中,需要通过求解振动微分方程来得出梁的振动模式和振
动频率。

通常采用特征方程的方法来求解振动微分方程,即将振动位移
y(某,t)表示为满足一定边界条件的正弦和余弦函数的组合形式,然后通
过求解特征方程求出正弦和余弦函数中的系数,从而得出梁的振动模式和
振动频率。

针对梁的振动微分方程还可以进行进一步的拓展和优化,例如考虑梁
端部的约束条件、点质量对梁振动的影响等。

此外,还可以通过数值模拟
等方法来对梁的振动进行分析和计算,在工程领域中得到广泛应用。

总之,梁的振动微分方程是分析和计算梁振动现象的重要数学工具,
对于设计和优化工程结构具有重要的参考价值。

混凝土梁中波动标准

混凝土梁中波动标准

混凝土梁中波动标准混凝土梁是建筑结构中常用的一种构件,通常用于支撑重物或承载水平力。

然而,由于梁的自身重量和外部荷载的作用,混凝土梁可能会发生振动。

这种振动可能会对建筑结构的安全性和使用舒适度造成影响。

因此,为了保证结构的安全性和稳定性,需要对混凝土梁中的波动进行严格的控制和监测。

本文将阐述混凝土梁中波动的标准。

一、混凝土梁中波动的基本概念混凝土梁的振动是指在外部荷载作用下,梁的弹性变形引起的周期性运动。

这种振动可以分为自由振动和强迫振动两种类型。

自由振动是指当梁受到外力作用后,没有任何外部干扰,梁自身的弹性会使其发生周期性的振动。

而强迫振动是指当梁受到外部荷载作用时,振动频率与荷载频率相同或接近,导致梁发生周期性振动。

二、混凝土梁中波动的影响因素混凝土梁中波动的影响因素主要包括以下几个方面:1.梁的长度和横截面形状;2.梁的弹性模量和抗弯强度;3.梁的荷载类型和大小;4.梁的支座形式和支座刚度。

三、混凝土梁中波动的标准为了保证建筑结构的安全性和使用舒适度,混凝土梁中的波动需要符合一定的标准。

目前,国际上对混凝土梁中波动的标准主要有以下两个方面:1.最大振幅限制混凝土梁中的振动会导致结构疲劳和损坏,因此需要限制其最大振幅。

根据美国ACI318-05《混凝土结构规范》,混凝土梁的最大振幅应小于1/500梁跨度。

例如,当梁跨度为6米时,最大振幅应小于12毫米。

2.自然频率限制混凝土梁的自然频率是指在外部荷载作用下,梁自身弹性变形引起的周期性运动的频率。

根据美国ACI318-05《混凝土结构规范》,混凝土梁的自然频率应小于2Hz。

如果自然频率大于2Hz,会导致结构疲劳和损坏。

四、混凝土梁中波动的监测方法为了保证混凝土梁中波动的标准,需要对梁的振动进行监测。

目前,常用的监测方法有以下几种:1.振动传感器监测振动传感器可以直接测量混凝土梁的振动情况,包括振幅、频率等参数。

这种方法具有实时性和高精度性,但需要在梁上安装传感器,对梁的表面造成一定的影响。

混凝土梁的振动试验方法

混凝土梁的振动试验方法

混凝土梁的振动试验方法一、引言混凝土梁是建筑、桥梁等工程结构中常见的构件之一,其受到荷载作用时会发生振动。

为了研究混凝土梁的振动特性,需要进行振动试验。

本文将介绍混凝土梁的振动试验方法。

二、试验设备混凝土梁的振动试验需要使用以下设备:1. 振动台:振动台是实验室中常用的设备,可以模拟多种振动情况,是进行振动试验的主要设备之一。

2. 激振器:激振器是产生振动的设备,可以将电能转换成机械能,通过激振器将机械能传递给混凝土梁。

3. 加速度计:加速度计可以测量混凝土梁的加速度,从而得到混凝土梁的振动情况。

4. 计算机:计算机可以用于数据采集和处理,通过计算机可以得到混凝土梁的振动频率、振动模态等数据。

三、试验步骤混凝土梁的振动试验包括以下步骤:1. 准备工作:首先需要准备好试验设备和混凝土梁。

将混凝土梁放置在振动台上,并将加速度计固定在混凝土梁上。

2. 调试激振器:调试激振器的频率和幅度,使其与混凝土梁的振动频率相同,从而实现共振。

调试好激振器后,将其与混凝土梁相连。

3. 开始试验:启动振动台和激振器,记录混凝土梁的振动情况,包括振动频率、振动模态等数据。

4. 数据处理:将采集到的数据输入计算机,进行数据处理,得到混凝土梁的振动频率、振动模态等数据。

5. 分析结果:根据得到的数据,分析混凝土梁的振动特性,包括振动频率、振动模态、振动幅值等。

四、注意事项在进行混凝土梁的振动试验时,需要注意以下事项:1. 操作人员需要具备相关的试验经验和技能,以确保试验的安全和准确性。

2. 激振器的频率和幅度需要调试到合适的范围,以避免对混凝土梁造成损伤。

3. 加速度计需要固定在混凝土梁上,以确保测量数据的准确性。

4. 在进行数据处理时,需要注意数据的可靠性和精度,以避免出现误差。

5. 在分析结果时,需要综合考虑各种因素,如混凝土梁的材质、截面形状、荷载情况等。

五、结论混凝土梁的振动试验是研究混凝土梁振动特性的重要手段。

通过合理的试验方法和设备,可以得到混凝土梁的振动频率、振动模态等数据,为混凝土梁的设计和使用提供参考。

混凝土梁的振动检测标准

混凝土梁的振动检测标准

混凝土梁的振动检测标准一、前言混凝土梁是建筑组合中不可或缺的构件之一,其作用是承载楼板荷载并将荷载传递到墙体或柱子上。

在梁的使用过程中,由于荷载、变形等因素,可能会出现梁的振动问题,因此需要对混凝土梁的振动进行检测和评估,以保证梁的安全可靠性。

二、检测目的混凝土梁的振动检测主要目的是:1. 确定梁的自然频率和振动模态;2. 评估梁的振动响应和动态特性;3. 判断梁的振动是否超过规定标准,对梁进行安全评估和加固设计。

三、检测方法混凝土梁的振动检测方法主要有以下几种:1. 自由振动法:利用自由振动的方式来检测梁的振动特性,适用于未加荷载或荷载较小的情况下;2. 强制振动法:通过施加外力来激励梁的振动,适用于荷载较大的情况下;3. 模态分析法:通过分析梁的振动模态,确定梁的自然频率和振动特性。

四、检测设备混凝土梁的振动检测设备主要包括:1. 振动传感器:用于测量梁的振动速度、加速度等参数;2. 数据采集器:用于采集振动传感器的数据,并将数据传输到计算机上进行处理;3. 计算机:用于对采集到的数据进行分析和处理。

五、检测流程混凝土梁的振动检测流程主要包括以下几个步骤:1. 确定检测目的和检测方法;2. 选择合适的检测设备和检测点;3. 进行梁的振动检测,并采集数据;4. 对采集到的数据进行处理和分析,确定梁的振动特性;5. 根据梁的振动特性和规定标准,评估梁的安全性和加固设计。

六、检测参数混凝土梁的振动检测参数主要包括以下几个方面:1. 自然频率:梁在没有荷载作用下的振动频率;2. 阻尼比:梁的振动系统中阻尼器对振幅的减小程度;3. 振幅:梁的振动幅度;4. 加速度:梁在振动过程中的加速度。

七、检测标准混凝土梁的振动检测标准主要根据梁的结构类型和使用要求来确定。

以下是混凝土梁常见的振动检测标准:1. 梁的自然频率应大于荷载频率,且不应超过规定标准;2. 梁的振动幅度应小于规定标准;3. 梁的阻尼比应符合规定标准。

混凝土梁的振动控制方法

混凝土梁的振动控制方法

混凝土梁的振动控制方法一、引言混凝土梁在结构工程中扮演着重要的角色,但是由于其自身的刚性和重量,会导致在受到外部载荷作用时产生振动,给结构的安全和使用带来一定的风险。

因此,对混凝土梁的振动进行控制是非常必要的。

二、混凝土梁振动的原因混凝土梁振动的原因主要有以下几个方面:1.外部载荷作用:梁在受到外部载荷作用时会产生振动,特别是在地震等自然灾害发生时,会引起更为严重的振动。

2.结构自重:由于混凝土梁自身的重量和刚性,也会导致在受到外部载荷作用时产生振动。

3.施工工艺:在混凝土梁的施工过程中,由于混凝土的流动性和充填性等因素,也会对梁的振动产生一定的影响。

三、混凝土梁振动的危害混凝土梁振动的危害主要有以下几个方面:1.安全隐患:混凝土梁振动过大会对结构的安全产生威胁,严重时会导致结构的崩塌。

2.使用效果:混凝土梁振动会对建筑物的使用效果产生影响,如导致墙体开裂、门窗变形等问题。

3.舒适性:混凝土梁振动会对建筑物内部的舒适性产生影响,如产生噪音、震动等问题。

四、混凝土梁振动控制方法为了控制混凝土梁的振动,可以采用以下几种方法:1.加强梁的刚度:增加混凝土梁的截面面积、增加混凝土的强度等方法可以增加梁的刚度,从而减小梁的振动。

2.增加阻尼:在混凝土梁的结构中增加阻尼材料,如橡胶、钢板等,可以减小梁的振动幅度。

3.减小梁的自重:通过改变混凝土梁的结构设计,如增加预应力、空心化等方法,可以减小梁的自重,从而减小梁的振动。

4.控制外部载荷:通过加固周边建筑物、加装减震设备等方法,可以控制外部载荷的作用,从而减小梁的振动。

5.运用振动控制技术:通过运用振动控制技术,如主动振动控制、被动振动控制等方法,可以有效地控制梁的振动。

五、主动振动控制技术主动振动控制技术是指通过对混凝土梁进行实时反馈控制,控制其振动的技术。

主动振动控制技术主要包括以下几种方法:1.增量式PID控制:该方法通过对混凝土梁的振动进行实时监测,并根据监测结果对梁进行增量式PID控制,从而控制梁的振动。

混凝土梁振动控制方法

混凝土梁振动控制方法

混凝土梁振动控制方法一、前言混凝土梁是建筑结构中常见的构件之一,其在承受荷载时容易发生振动,可能会对建筑结构的稳定性和使用安全性造成影响。

因此,对混凝土梁的振动进行控制是非常重要的。

本文将从混凝土梁振动的原因、振动控制方法以及实际应用等方面进行详细介绍。

二、混凝土梁振动的原因混凝土梁在使用过程中可能会发生自然振动和人工激励振动。

自然振动是指在结构受到非周期性荷载作用时,由于结构自身的惯性和刚度,在没有外界作用时会自行产生的振动。

而人工激励振动则是指由于外界荷载、风荷载、交通荷载等原因引起的振动。

混凝土梁振动的主要原因如下:1.梁本身的刚度和质量特性:混凝土梁的刚度和质量特性是导致梁振动的主要原因之一。

梁的刚度越大,振动频率越高;梁的质量越大,振动幅度越小。

2.荷载的大小和频率:梁受到的荷载大小和频率也会影响梁的振动。

荷载的大小越大,振动幅度越大;荷载的频率越高,振动频率也越高。

3.梁的支座特性:梁的支座特性也会影响梁的振动。

支座的刚度越大,振动频率越高;支座的阻尼越大,振动幅度越小。

三、混凝土梁振动控制方法为了控制混凝土梁的振动,可以采用以下几种方法:1.加强梁的刚度和质量特性:加强梁的刚度和质量特性可以减小梁的振动幅度和频率。

具体方法包括增加梁的截面尺寸、提高混凝土强度、增加梁的质量等。

2.采用阻尼器:阻尼器是一种能够将结构振动能量转化为其他形式能量(如热能、电能等)的装置,可以减小结构的振动幅度和频率。

常见的阻尼器有液体阻尼器、摩擦阻尼器、液压缓冲器等。

3.采用主动控制:主动控制是通过在结构上安装传感器和执行器,实时监测结构的振动情况,然后通过计算机控制执行器的运动,对结构进行控制,从而减小结构的振动。

主动控制方法包括模态控制、最优控制、自适应控制等。

4.采用半主动控制:半主动控制是在结构上安装阻尼器等装置,通过控制装置的参数,将结构振动转化为其他形式能量,从而减小结构的振动。

半主动控制方法包括振动反馈控制、智能控制等。

弹性杆或梁的振动与共振现象

弹性杆或梁的振动与共振现象

弹性杆或梁的振动与共振现象弹性杆或梁的振动是物理学中的重要研究课题之一。

它们的振动行为不仅有助于我们理解物体的结构特性,还在工程设计和科学研究中起着重要的作用。

本文将探讨弹性杆或梁的振动原理以及共振现象。

1. 弹性杆或梁的振动原理弹性杆或梁的振动是由于外力的作用导致的物体的弹性形变。

当外力作用于杆或梁上时,物体会发生形变,而形变会引起物体内部的应力和应变。

根据胡克定律,杆或梁内部的应力与应变成正比,这种正比关系可以用弹性模量来表示。

在弹性杆或梁振动的过程中,物体会经历周期性的来回运动。

这种运动可以被描述为物体在时间和空间上的振动。

振动的频率和振幅是描述振动特性的重要参数。

频率指的是物体振动的周期数,通常以赫兹(Hz)来表示。

振幅则是指振动的最大偏离量,通常以米(m)来表示。

2. 弹性杆或梁的共振现象共振是指当外力的频率与物体的固有频率相等时,物体会发生共振现象。

在弹性杆或梁的振动中,共振现象是非常常见的。

当外力的频率与物体的固有频率相匹配时,物体会发生共振,振幅会显著增大。

共振现象的发生是由于外力的周期性作用与物体的固有频率相互作用。

当外力的频率与物体的固有频率相等时,外力将以最大的能量传递给物体,造成振幅的增大。

这种共振现象在工程设计中需要特别注意,因为共振可能导致物体的破坏。

3. 弹性杆或梁的振动与共振的应用弹性杆或梁的振动与共振现象在工程设计和科学研究中有着广泛的应用。

例如,在建筑工程中,设计师需要考虑建筑物结构的共振频率,以避免共振现象对建筑物的破坏。

此外,共振现象还可以用于音乐乐器的设计和制造中,以获得特定的音色和音质。

在科学研究中,弹性杆或梁的振动与共振现象也被广泛应用于材料力学和振动学的研究中。

通过研究杆或梁的振动模态和共振频率,科学家可以推断材料的力学性质和结构特性。

总结:弹性杆或梁的振动与共振现象是物理学中的重要研究课题。

通过研究弹性杆或梁的振动原理和共振现象,我们可以更好地理解物体的结构特性,并将其应用于工程设计和科学研究中。

振动梁工作原理

振动梁工作原理

振动梁工作原理
振动梁是一种常见的力学结构,在很多领域中被广泛应用。

其工作原理基于以下几个方面:
1. 振动梁的运动:当振动梁受到外部力或激励源作用时,会发生振动。

振动梁在振动过程中会产生弯曲、剪切和扭转等运动模态。

这些运动模态能够传递、放大和转化能量。

2. 激励源:振动梁可以通过各种激励源进行振动。

常见的激励源包括机械激振器、电动机、压电陶瓷等。

激励源的作用是提供外部力、力矩或电信号,使振动梁发生自由振动或强迫振动,并且可以控制振动参数。

3. 动力学特性:振动梁的动力学特性是描述其振动行为的重要属性。

这些特性包括自然频率、振型、模态品质因数和振幅等。

通过对动力学特性的研究,可以了解振动梁的固有振动特性,并设计出满足实际需求的振动系统。

4. 能量传递和转化:振动梁的振动能量可以通过相互作用模态之间的能量传递和转化来扩散。

这种能量传递和转化可以在振动梁内部进行,也可以通过与其他结构元件的耦合来实现。

通过合理设计能量传递和转化机制,可以优化振动梁的性能和效率。

总之,振动梁的工作原理在于接受外部激励源的作用,引起振动,并通过内部的振动模态传递、放大和转化能量,从而实现特定的功能和应用。

混凝土梁的振动特性及其影响因素研究

混凝土梁的振动特性及其影响因素研究

混凝土梁的振动特性及其影响因素研究一、引言混凝土梁作为建筑物结构中常见的一种构件,在建筑物的承重和抗震方面都起着至关重要的作用。

因此,研究混凝土梁的振动特性及其影响因素,对于提高建筑物结构的安全性和抗震能力具有重要的意义。

二、混凝土梁的振动特性1. 混凝土梁的基本振动模式混凝土梁的振动模式可分为基本振动模式和高阶振动模式。

其中,基本振动模式是指混凝土梁在自由振动时,整体形态保持不变的振动形式。

基本振动模式可分为横向振动和纵向振动两种。

横向振动是指混凝土梁在垂直于梁轴方向振动时的振动形式,而纵向振动则是指混凝土梁在沿着梁轴方向振动时的振动形式。

2. 混凝土梁的固有频率混凝土梁的固有频率是指混凝土梁在自由振动时的振动频率,也是混凝土梁的振动特性之一。

混凝土梁的固有频率与其自身的刚度、质量以及支座条件等因素相关。

一般来说,混凝土梁的固有频率越高,其抗震能力也就越强。

3. 混凝土梁的阻尼比混凝土梁的阻尼比是指混凝土梁在振动过程中能量耗散的程度,也是混凝土梁的振动特性之一。

混凝土梁的阻尼比与其自身的材料、结构以及支座条件等因素相关。

一般来说,混凝土梁的阻尼比越大,其振动衰减速度也就越快。

三、混凝土梁振动特性的影响因素1. 材料因素混凝土梁的材料是其振动特性的重要影响因素之一。

混凝土梁的强度、密度、弹性模量等物理性质都会影响其固有频率和阻尼比等振动特性。

2. 结构因素混凝土梁的结构形式和支座条件等因素也会影响其振动特性。

例如,悬臂梁的固有频率要比等截面梁的固有频率高,而混凝土梁的支座条件对其阻尼比也有很大的影响。

3. 激励因素混凝土梁的振动特性还受到外界激励因素的影响。

例如,地震、风载荷、人员活动等外力都会对混凝土梁的振动特性产生影响。

四、混凝土梁振动特性的测试方法1. 模态分析法模态分析法是一种常用的测试混凝土梁振动特性的方法。

该方法通过对混凝土梁在自由振动状态下的振动模态进行分析,可以得到混凝土梁的固有频率和阻尼比等振动特性参数。

混凝土梁的震动试验方法

混凝土梁的震动试验方法

混凝土梁的震动试验方法一、前言混凝土梁的震动试验是针对混凝土结构在地震中的抗震性能进行的一种试验方法,对于保证建筑物在地震中的安全具有重要意义。

本文将从试验前的准备工作、试验中的操作流程、试验后的数据处理与分析等方面详细介绍混凝土梁的震动试验方法。

二、试验前的准备工作1. 安全措施试验前应进行安全评估,确定试验的危险性和风险,并采取相应的措施,保证试验人员的安全。

2. 试验设备(1)振动台:振动台应符合要求,能够提供足够的振动频率和加速度。

(2)传感器:试验中需要使用加速度计和位移传感器等传感器,传感器的选择应根据试验参数进行确定。

(3)数据采集系统:试验中需要对传感器采集的数据进行实时采集和记录,数据采集系统应具备高精度、高采样率和稳定性等特点。

3.试件制备试验中需要制备混凝土梁试件,试件的尺寸和材料应符合设计要求。

试件应进行充分的养护,以保证试件的强度和稳定性。

三、试验中的操作流程1. 安装试件试验前应将试件安装在振动台上,并进行固定和校正,确保试件在振动台上的位置和方向正确。

2. 安装传感器试验中需要在试件上安装加速度计和位移传感器等传感器,传感器的安装应符合要求,并进行校正。

3. 振动试验试验中需设置振动频率和加速度等参数,并进行振动试验。

试验中应注意安全和数据采集的实时性。

4. 数据采集与记录试验中需要对传感器采集的数据进行实时采集和记录,数据采集系统应能够保证采集的数据准确和完整。

5. 试验结束试验结束后,应对试件和设备进行清理和维护,对试验数据进行保存和备份。

四、试验后的数据处理与分析1. 数据处理试验后需要对采集的数据进行处理,包括数据滤波、数据归一化、数据分析等。

数据处理应使用专业的数据处理软件进行。

2. 数据分析试验后需要对处理后的数据进行分析,包括频率响应、振动模态、动力特性等方面的分析。

数据分析应使用专业的数据分析软件进行。

3. 结果评价根据试验后的数据分析结果,对试件的动力特性和抗震性能进行评价,以进一步优化设计和改进结构。

混凝土梁模拟振动试验及其在工程中的应用

混凝土梁模拟振动试验及其在工程中的应用

混凝土梁模拟振动试验及其在工程中的应用一、引言混凝土梁是建筑中常用的结构元件之一,其在建筑中承担着承重、支撑等重要的作用,因此其振动性能的研究对于建筑结构的安全性和可靠性至关重要。

本文将介绍混凝土梁模拟振动试验的相关内容及其在工程中的应用。

二、混凝土梁模拟振动试验的相关内容1.试验目的混凝土梁模拟振动试验的主要目的是研究混凝土梁的振动特性,包括自由振动和受迫振动。

通过试验,可以获得混凝土梁的振动频率、振动模态、振动幅值等参数,为混凝土梁的结构设计和改进提供依据。

2.试验方法混凝土梁模拟振动试验通常采用激振法,即通过激励器将外力施加在混凝土梁上,激发其振动。

试验中需要测量梁的振动响应,包括加速度、速度和位移等参数,以确定其振动特性。

在试验过程中,需要对梁的材料、几何尺寸、支承条件等进行细致的记录和测量,以保证试验结果的准确性和可重复性。

3.试验设备混凝土梁模拟振动试验需要一些专用设备,包括激励器、振动传感器、数据采集器等。

其中,激励器是将外力施加在梁上的核心设备,其主要作用是产生梁的受迫振动。

振动传感器用于测量梁的振动响应,数据采集器用于记录和处理测量数据。

4.试验结果分析混凝土梁模拟振动试验的结果需要进行分析和处理,以便用于混凝土梁的结构设计和改进。

主要包括振动频率、振动模态、振动幅值等参数的确定,以及对不同试验条件(如梁的几何尺寸、支承条件等)对梁振动特性的影响进行研究。

三、混凝土梁模拟振动试验在工程中的应用混凝土梁模拟振动试验在工程中有着广泛的应用,主要体现在以下几个方面:1.混凝土梁结构设计混凝土梁模拟振动试验的结果可以用于混凝土梁的结构设计,包括振动频率、振动模态等参数的确定,以及对不同试验条件对梁振动特性的影响研究,为混凝土梁的结构设计提供依据。

2.混凝土梁结构改进混凝土梁模拟振动试验可以用于混凝土梁结构的改进。

通过试验可以发现混凝土梁的振动问题,对梁结构进行改进,提高其振动稳定性和安全性。

混凝土梁的振动控制标准

混凝土梁的振动控制标准

混凝土梁的振动控制标准一、前言混凝土梁是建筑结构中常见的一种构件,其振动控制标准具有重要意义。

本文旨在介绍混凝土梁振动控制的相关标准,为工程建设和实践提供参考。

二、混凝土梁振动控制的基本概念1.振动的定义振动是物体围绕其平衡位置做周期性的往复运动。

2.混凝土梁振动的分类混凝土梁的振动可分为自由振动和强迫振动两种:(1)自由振动:指混凝土梁在未受到外力的情况下自身发生的振动。

(2)强迫振动:指混凝土梁受到外力作用而产生的振动。

3.混凝土梁振动的原因混凝土梁振动的原因主要有以下几点:(1)自身重量和负荷产生的振动;(2)外部环境因素(如地震、风力等)的作用;(3)设备震动等人为因素的影响。

三、混凝土梁振动控制的标准1.国家标准我国国家标准中,与混凝土梁振动控制相关的标准主要有以下几个:(1)GB 50011-2010《建筑振动与隔声设计规范》:该标准规定了建筑物振动和隔声设计的基本要求,包括建筑物的振动频率、振动模态、振动响应等方面。

(2)GB 50111-2006《建筑地震烈度分区图》:该标准规定了我国各地区的地震烈度分区和地震设计参数,对于建筑物的抗震设计具有重要意义。

(3)GB/T 14506-2016《建筑物噪声测量规范》:该标准规定了建筑物噪声测量的方法和要求,对于建筑物的噪声控制具有指导作用。

2.行业标准混凝土梁振动控制的行业标准主要有以下几个:(1)JGJ 3-2010《建筑结构抗震设计规范》:该标准规定了建筑结构抗震设计的相关要求,包括建筑物的抗震烈度、抗震设计基本要求、抗震设计地震动参数等方面。

(2)JGJ/T 304-2014《建筑物噪声防治技术规范》:该标准规定了建筑物噪声的防治技术要求,包括建筑物结构的噪声隔离、空气噪声、设备噪声等方面。

(3)JGJ/T 373-2017《建筑结构振动控制技术规范》:该标准规定了建筑结构振动控制的技术要求,包括建筑物振动控制的目标、振动控制方案的制定、振动控制措施的选取等方面。

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梁在动荷载作用下的随机振动摘要:本文提出了梁在随机振幅的动荷载激励作用下的随机反应。

假定作用在梁上的外力服从泊松分布。

外荷载的输入可以看成是一种过滤的泊松过程,它是由一种线性的无阻力的振荡器在两种泊松白噪声重叠激励下产生的。

通过扩展艾托斯差分规则应用到三角输入过程的例子,得到高阶微分方程的每一阶积累过程下的反应过程。

这些方程式是恒定强迫振动的一阶线性函数,它们提供了非平稳随机振动下的一个封闭解。

通过上面提到的办法本文演示了一座大桥在汽车流量作用下的数值反应。

结果由一些列累积计的四阶函数反映并且和已经得到的蒙特卡洛方法相比较。

简介梁在一系列动荷载作用下的随机振动问题是结构动力学中一个非常重要的问题。

这个例子被正确地应用在评估高架桥在移动交通流量作用下的结构反应。

大部分的调查结果结构都强调这个问题决定性的一面。

然而,我们早就认识到认为交通流量是服从自然的统计规律的而且应该被这样对待认识。

这都是因为这个事实即交通车辆的到达的时间跨度是随机的,并且流量和重量都是随机的。

因此可以认为作用在高架桥上的交通荷载时一个随机过程。

近来,很多学者都从这种观点中接受了动荷载问题。

Tung (1967), Iwankiewicz 和Sniady (1984), Bryja 和Sniady (1988),Sieniawska 和Sniady (1990)都是基于以上的假设:到达桥上的力是由一系列泊松事件组成并且振幅的大小也被假设为随机变量,这些都是相互独立的变量而且在到达时间上也是独立的。

因为输入荷载的非常态性,反应过程也是非常态的,而且要从概率的角度完全描述输入和输出过程应该包括高阶矩或者高阶叠加。

Tung (1967)通过一系列数值方法得到了梁的动力反应的概率密度函数;在此之前的一些论文中显性表达了期望值并且提出了梁挠度的不一致性。

在这些论文中,分析计算的技术已经发展了,这是基于对两种有影响的函数的介绍,并关联到当动荷载作用在桥上或者已经离开桥面时梁的反应。

在当前的论文中,提供了一种新的估计大桥在动荷载作用下非稳定随机反应的途径。

上面提到的途径存在于把输入过程考虑成一种过滤的泊松过程,这可以被认为一种线性无阻力振荡器在一种泊松白噪声作用下的反应;另外类似过程的叠加可以从第一个进行合适的转换,允许一个解释梁的长度有限性。

通过扩展艾托斯差分规则应用到达美输入过程的例子并解释输入过程的相关性,得到高阶微分方程的每一阶积累过程下的反应过程。

这些方程是一阶线性差分方程,可以很容易由封闭解得到并且得到一系列每阶积累量的非平稳随即反应。

按这种方式,我们能避免评价那些必需的积分,这些积分是基于有影响的重要函数演化得来的。

这些结果将与那些虚拟的蒙特卡洛方法的得到的结果相比较。

本文提到的方法和得到的结果能被用来评估当考虑疲劳荷载影响的高铁桥的预期寿命。

泊松白噪声过程为了清晰的缘故和引进合适的符号的目的,这一节将介绍一些初始概念并且简单回顾泊松白噪声过程的定义。

定义N(t)代表一个过程,即事件发生次数的累积总量,N(t)=0。

假设事件发生的次数在不相交的时间间隔内事独立并且事件在任意时间间隔发生的次数的分布仅仅依赖与时间间隔的长度。

如果这些条件满足,计算过程N (t )可以认为是静止的独立增量。

让表示在时间间隔内事件发生的次数,表示事件的概率。

如果一个事件在极小的时间间隔在发生的概率正比于dt 并且在这段时间间隔内事件发生次数超过一次的概率小到可以忽略,那就是那么N (t )是带恒常数λ>0的固定计算的泊松过程。

从这些条件中,我们可以得到在任意时间间隔τ事件发生的概率p 的表达式:t ,τ>0并且p=0,1,2… 考虑一个随机过程ξ(t ),定义t >0,得到N (t )是一个计算泊松过程并且振幅k Y {}是一个相同的独立同分布的集合,它们与时间常数k t 相独立。

随机过程t ξ()是一个泊松白噪声过程(Grigoriu 1987)。

随机过程t ξ()的概率型结构可容易得由它的特征函数求导得到。

随机过程t ξ()每一阶的关联函数可由下式得到(Lin1967; Stratonovich 1963)随机过程t ξ()是一个三角关联过程(Lutes and Hu ,1986),其密度系数与随机变量的概率表征k Y 和泊松过程增量N (t )有关。

考虑到第二个相关函数不能黎曼可积,这样随机过程不能均方可积(Jazwinski1970).。

考虑一个随机过程t γ(),定义t >0,得到随机过程t γ()是一个带静止独立增量的复合随机过程。

t γ()的概率结构可由它的特征函数(Nigam 1983)得到,它的关联函数可由下式表达一个复合泊松过程是[0,∞]内平均均方和每个时间间隔平均均方黎曼积分。

但是在任何情况下它都不是平均均方可微(Jazwinski 1970).但是,如果程序规范,很容易发现泊松白噪声t ξ()是由复合泊松过程t γ()引出的,在一系列的关联函数中,我们发现这是和广义函数理论相符合的(Gel'fand andV ilenkin 1961),并能由严格的广义随机过程的框架推得(Grigoriu 1987),这个静止独立过程的每个瞬间的独立值可以又一个静止独立随机过程的增量的微分求得。

一个复合泊松过程增量()()t d t d t γγγ=+-的相关函数可由下式简单表示为了说明关联矩函数和关联矩之间的关系,我们得到将123t t t t ===…=带入(8),(9),忽略dt 的高阶项,与d t γ()关联增量矩为梁在动荷载作用下的振动我们现在考虑一段长度为L 的梁,朝一个方向行驶的火车的动荷载作用在上面,荷载恒定,速度为常数V 。

外力到达梁上的时间是随机的k t ,这组成了一个静止的泊松过程,参数λ>0。

作用在梁上的流动荷载引起的振动可由下面的方程表达E I 是抗弯刚度;c 是阻力比;A ρ是单位长度的质量密度;()δ⋅是狄喇克函数,罗马数字表示空间坐标x 的微分;振幅k Y {}是一系列同分布随机变量,它们相互独立并且与时间常数k t 相独立;进一步假设k Y 的概率特征已知。

最后,N t ()表示一个计数泊松过程。

为了解释有限长度的梁,即式(11)的右下方,我们定义了一个窗口函数W(r , tL) = U('r)[1 - U(~ - tL)],U(.)是单位步阶函数,tL = L/v 是作用时间。

这个荷载公式表示了当在时间t k k t t t ≤≤+时第k 个节点在位置()k x t t v =-的振幅k Y 对于梁是有效的。

采用模态模式,挠度(,)w x t 能用下式扩展表达:()j x ψ是在边界条件下的自由振动模态;()j q t 是模态反应或者广义坐标。

对于简支梁sin(/)j j x L ψπ=。

通过一些经常用的操作,我们得到了第j 个节点反应的方程:(/j J L ωπ=是无阻力结构的圆频率;j α是模态阻力系数;M AL ρ=是梁的质量。

对于简支梁,随机荷载函数()j s t 表达式为//j L j v L j t ππΩ==。

()j s t 是一个过滤的泊松过程(Nigam 1983)。

确定性的函数()j k t t φ-描述了第k 个节点的正弦冲击脉冲,周期2/j L T t j =,起始于任意时刻k t ,持时/2L j t jT =。

这个事实让我们考虑到用一种特别的形式表示荷载函数,即下面的单自由无阻力线性振荡器:在公式(15)右边的第一组外力作用下的反应是一个频率为j Ω的正弦函数,开始时间0τ=,即sin()()j U ττΩ。

在第二组外力作用下的反应是在时间L t τ=时的正弦函数,即()()1(1)sin j j L L t U t ττ+⎡⎤-Ω--⎣⎦。

这两种反应的叠加给出了解决部分正弦函数()()()j s i n W,j L t φτττ=Ω的方法,如图1所示。

从这些图标中可以明显看到,L j t T 之间的特殊联系,使得正弦函数总在零值处被截断。

继而得到过程()j S t 被认为是下列差分方程的反应:()t ξ由式(3)定义的泊松白噪声。

梁端部的不同边际条件也能由在式(12)出现的一个合适的模态方法确定并且合适地选择一个式(16)的更新过滤方程。

进而,在移动荷载出于不同速度的例子中,在16式中过滤器的参数严格的与力的强度有关,即为随机变量。

为了评估非稳定随机反应,我们采用状态向量的方法。

通过这种方法,在式(13),(16)中,当j=1到n 时(n 表示在分析过程中节点的数量),能用下面的矩阵向量表达:Z 表示反应向量的模态坐标(m=4n ),D 表示动态m ×m 矩阵表1。

求解差分方程(15)截断正弦函数:(a)第一节点;(b)在式(19)中,0p ,pI分别是0阶矩阵和同一p阶矩阵,2,,wχΩ分别是对角矩阵的对角元素,进而得到外力v 和外力向量v -:30n -表示3n 阶0列向量;,I I -分别是n 阶矩阵很重要的矩阵[]1,11TI=⋅⋅⋅,11,1(1)Tn I-+⎡⎤=-⋅⋅⋅-⎣⎦,继而式(11)可解得非平稳随机反应梁的非平稳随机反应可由式(17)表示,即Langevin 随机差分方程,带决定性的或者随机初始条件()0o Z Z =。

随机过程()t ξ不是平均均方黎曼积分,因此式(17)没有任何实际的数学意义。

我们回忆道过程()t ξ是复合泊松过程()t γ的导函数,式(17)可以被认为跟艾托斯随机差分方程相同。

对于非正式的输入过程(Di Paola and Falsone 1993),利用艾托斯差分规则的扩展形式,我们能够得到状态函数()Z Φ的随机差分方程,Z 可导,得到下面的方程形式 :[]Z 12/,/,/Tm z z z ∇=∂∂∂∂⋅⋅⋅∂∂是差分向量,它包含了所有的可能的复合过程Z 的导函数;符号⊗表示张量积(见附录1),括号内的说明表示克罗内科积。

不熟悉代数学的读者可以查询Bellmann (1974) 和 Brewer (1978).。

在看式(23),()Z Φ=[]r Z ()1,2,r =⋅⋅⋅,我们得到了r 阶反应方程。

为了更好地理解,先求得在0L t t ≤≤时刻内方程每阶反应矩。

把v -=0代入到式(22),得到:对dt 随机均分并求导,我们得到下面一阶矩差分方程:把 ()2Z Z =Φ带入式(23)估算它的衍生函数(见附录1)我们得到:插入到式(22),其中0L t t ≤≤再利用克罗内科积的性质,我们得到:平均式(27)中两个杆件的随机方程并且提出它们,通过艾拖斯方程的解释,在关于增量()d t γ时()Z t 是一个不可预测的函数,()Z t 和()d t γ是互相独立的。

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