世博轴阳光谷结构风致响应分析及频域时域方法计算结果比较

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工程结构动力响应频域特征分析

工程结构动力响应频域特征分析工程结构动力响应频域特征分析是一种用于研究结构响应特性的分析方法。

它能够帮助工程师了解结构在不同频率下的振动特性，为结构的设计、改进和优化提供参考依据。

本文将对该分析方法进行介绍，并探讨其在工程实践中的应用。

频域分析是一种将时域信号转换为频域信号的方法。

在工程结构动力学中，结构的响应可以通过将结构的动态方程和外部激励函数进行频域转换得到。

通过频域分析，我们可以得到结构在不同频率下的振动模态、频率响应函数以及阻尼特性等重要信息。

首先，频域分析可以帮助工程师确定结构的振动模态。

振动模态指的是结构在自由振动状态下的形状和频率。

通过对结构进行模态分析，我们可以得到结构的固有振动模态形态，并计算出相应的固有频率。

这对于工程结构的设计和优化至关重要。

例如，在建筑领域中，通过对建筑结构进行模态分析，可以确定合适的阻尼装置的位置和刚度，以减小结构的振动幅值。

其次，频域分析可以帮助工程师确定结构的频率响应函数。

频率响应函数表示了结构在不同频率下的振动响应。

通过分析频率响应函数，我们可以了解结构在不同频率下的振动特性，并判断结构是否存在共振问题。

共振是指结构在某个特定频率下的振动幅值增大。

共振可能导致结构的破坏，因此需要加以避免。

通过频域分析，我们可以确定共振频率，并采取相应的措施来防止结构共振。

最后，频域分析还可以帮助工程师了解结构的阻尼特性。

阻尼是指结构在振动过程中能量的损耗。

阻尼的大小会影响结构的振动幅值和振动周期。

通过频域分析，我们可以计算出结构的阻尼比，并进行相应的优化。

例如，在桥梁设计中，通过对桥梁的阻尼特性进行分析，可以确定合适的阻尼装置的位置和刚度，以减小桥梁的振动幅值并提高结构的安全性。

在工程实践中，频域分析在各个领域都有广泛的应用。

在建筑领域，通过对建筑结构的频域特性进行分析，可以确定合适的结构参数，提高结构的稳定性和安全性。

在桥梁工程中，通过对桥梁的频域特性进行研究，可以减小桥梁的振动幅值，延长结构的使用寿命。

世博轴阳光谷单层网壳栓接节点刚度简化计算

世博轴阳光谷单层网壳栓接节点刚度简化计算
张皓涵;张其林
【期刊名称】《施工技术》
【年(卷),期】2009(038)008
【摘要】上海世博会世博轴阳光谷采用自由形态设计理念,是一种采用栓接节点的网壳结构.以上海世博会世博轴阳光谷钢结构工程为背景,针对自由形态单层壳体中的栓接节点,提出了弯矩.转角(M-θ)曲线形式和刚度简化计算公式.将简化计算结果与有限元精细模型对比,证明刚度简化公式能够较好地表述栓接节点的荷载-位移关系,特别是能准确地确定节点的初始刚度.该方法简单、可靠,很好地满足了结构设计计算的要求.
【总页数】3页(P28-30)
【作者】张皓涵;张其林
【作者单位】同济大学土木工程学院,上海,200092;同济大学土木工程学院,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】TU311.4
【相关文献】
1.上海世博会世博轴阳光谷钢结构施工关键技术 [J], 顾拥军;董庄勇
2.世博轴阳光谷单层异形钢结构网壳节点制作工艺研究 [J], 盛林峰
3.世博轴阳光谷单层网壳钢节点承载性能研究 [J], 王洪军;张安安;张皓涵;汤海林;
张其林
4.基于机器人技术的世博轴阳光谷钢结构节点制造技术 [J], 陈晓明;吴欣之;俞晓萌
5.栓接H型钢梁柱十字半刚性节点初始转动刚度计算 [J], 李龙; 糜启龙; 王胜虎因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于EMD和小波变换的结构风振高阶参振模态识别

基于EMD和小波变换的结构风振高阶参振模态识别柯世堂;赵林;邵亚会;葛耀君【摘要】为了确定结构随机理论求解中的高阶参振模态数目,采用经验模式分解(EMD)与小波变换相结合的方法分析结构气弹模型自激响应数据信号的时-频-谱联合特性,从原始信号中分解出固有模态函数(IMF),再对各个IMF进行小波变换提取信号特征参数,从而识别出结构风振随机计算所需的高阶参振模态截止频率,并将识别结果与直接采用随机理论对不同参振模态的计算结果进行对比验证.结果表明:该方法能够准确地识别出结构风振高阶参振模态,并能在任意敏感的频段捕捉到信号变化的局部特征,能更清晰地刻画信号能量随时间、频率的分布.通过数值模拟和对结构响应的随机理论计算论证了该方法的有效性和实用性.【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2011(043)004【总页数】6页(P75-80)【关键词】经验模式分解;固有模式函数;小波变换;谱分析;参振模态;风洞试验;随机理论【作者】柯世堂;赵林;邵亚会;葛耀君【作者单位】同济大学土木工程防灾国家重点实验室,200092上海;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,200092上海;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,200092上海;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,200092上海【正文语种】中文【中图分类】TU311.3;TU18;TN713在进行大跨度、低矮和冷却塔这类高阶参振模态明显的结构风振响应频域求解时，首先需要确定一些重要的计算参数值，像结构阻尼比、力谱交叉项和参振模态数目等，这些参数与结构振动形式、幅度、激励类型等多种因素有关，不像质量、刚度等参数那样与结构物理特性有明确的联系［1-2］.因此，需要通过试验测试、数据获取、分析和识别方法进行参数估计.像结构动力测试信号识别阻尼的方法常有谱分析和时间序列分析两种方法，很多研究者将小波分析方法运用到阻尼参数识别中进行研究，并取得了较好的效果［3-4］.力谱交叉项可以通过风洞测压试验获得的表面风压谱分析进行识别［1］.由于传统的谱分析方法对于信号在高频分量特性识别精度不够高，而小波分析的识别结果受到所选小波基的限制，其得到的小波分量和小波谱对所选择的小波基依赖程度较高，因此至今对于参振模态识别的研究成果相对较少，大多根据不同的结构形式进行经验取值.本文首先分析了EMD和小波分析方法的原理和优缺点，随后基于EMD和小波变换相结合的高阶参振模态识别方法得到了确定结构风振响应频域分析时的参振模态数目.具体的识别步骤为: 1)利用EMD方法将结构气弹模型响应信号分解为一系列具有不同特征尺度和局部频率特征的信号即IMF分量;2)通过小波变换分析结构任意频段IMF分量中的信号局部特征参数;3)通过获得的高频段分量局部时频特性进行高阶参振模态识别.并将识别的结果与直接采用随机理论对不同参振模态数目进行分析的结果进行对比验证.1 小波方法小波方法是一种信号的时频分析方法，具有多分辨率的特点，而且在时域和频域具有良好的表征信号局部特性的能力［5-6］.因而，无论是在平稳信号还是非平稳信号的处理中，均得到了广泛的应用.小波是满足条件∫RΨ(t)=0的函数.Ψ(t)通过平移和伸缩而产生一个函数族其中:a、b分别为尺度参数和位置参数，变动a可使函数的波形沿时间轴伸展或压缩，从而改变分析的频段，变动b则使函数的波形沿时间轴移位; Ψ(t)为小波母函数(基函数).对任意信号f(t)，其小波变换可表示为f(t)与小波函数的内积，即其中(t)为Ψa，b(t)的共轭.式(2)的逆变换为在应用中常采用Mallat快速算法实现小波变换，即将a尺度空间的剩余系数dj，k经过滤波器系数h0(n)，h1(n)加权求和就可以得到j+1尺度空间的剩余系数dj+1，k和小波系数Cj+1，k，即小波变换对信号分解的这种完整性使得信号经过小波变换之后，信息量完整，这对于分析信号的能量分布特征提供了条件.2 EMD方法EMD方法是由Huang于1998年提出的一种信号的时域分解方法［7-8］.该方法认为任何信号都由一些不同的固有振动模式构成，这些振动模式既可以是线性的，也可以是非线性的，并据此将信号分解为若干固有模式函数(Intrinsic mode function，IMF)的和.每个IMF根据信号自身相邻极值点间的延时来定义和区分，并通过一称为筛选的步骤来完成分解，分解是EMD方法的核心，其详细过程见文献［7］.EMD方法是局部自适应的，适用于任何平稳和非平稳时间序列的分析，信号f(t)可分解为可以将上述分解看作是按照不同的时间尺度对x(t)所进行的时域滤波.其中Cj表示第j个IMF分量，rn为提取了n个IMF分量后的余量，第1个IMF分量C1包含信号的最细尺度或最短周期的成分，余量rn中包含频率最低的成分(如信号中的直流分量或变化趋势).但是Hilbert-Huang变换中仍然存在着一个不容忽视的问题，即端点效应问题［7］.文中采用Huang［8］提出的利用原始数据序列端点处极值点的形状特征和原极值点序列的平均值对端点外的极值点进行延拓，这种方法参照了原始数据序列两端极点的变化趋势，又考虑了信号内部极值点大小对延拓的影响，充分利用了已知极值点信息，能较好地消除信号分解中的端点效应.从信号分解基函数理论角度来说，不同的基函数可以对信号实现不同的分解，从而得到性质迥然的结果.如果用单位脉冲函数作为基函数对信号分解，得到的仍然是信号本身，此时的分解结果只有时域的描述，缺乏频域的任何信息.如果采用在时域中持续等幅振荡的不同频率正、余弦函数作为基函数对信号分解，就是傅里叶分解，可以得到频域的详细描述，但将失去时域的所有信息.小波变换的出现使得同时在时-频两个方面描述信号成为可能，它在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率，在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率，很适合探测正常信号中夹带的瞬态反常现象，所以被誉为分析信号的显微镜和望远镜.但是，小波函数具有多样性，选用不同的小波基分析同一个问题会产生不同的结果，为了使小波分析的结果受所选小波的影响达到最小，本文就尝试将小波变换和EMD方法结合分析信号的局部频段特性，利用EMD方法对自适应的广义基对原始信号进行IMF分解，再结合小波变换的特性对每个IMF进行分析.3 数值模拟为了对比结合EMD的小波分析与直接采用小波分析进行信号处理的优越性.数值模拟试验对如下的调制信号进行EMD分解后对IMF进行小波变换，并与直接对原始信号的小波变换结果进行对比探讨.试验模拟方程式为其中t是指采样点数，采样频率为200 Hz，采样时间为5 s，总的样本数为1 000. 图1给出了信号f(t)的时域波形及其4个IMF分量图，图2是直接对原信号进行的3层Daubechise小波分解，图3分别是对IMF1的3层db小波分解(其中ca 为低频小波系数，cd为高频小波系数)，图4给出了原始信号和4个IMF信号的频谱特征图，图1～4和图6～9中各图纵坐标均为相对能量，横坐标为采样点数. 图1 原信号f(t)及其前4个IMF分量图2 原信号f(t)及其3层db小波分解图3 IMFI及其3层db小波分解图4 原信号及前4个IMF对应的频谱特性由于模拟数据的构造简单易懂，将其进行EMD分解和小波变换更易说明问题.图2是直接对原始信号进行3层Daubechise小波分解，与经EMD方法分解的4个IMF分量信号进行的小波分解相比，直接采用小波分解得到的信号能量频率分布范围较广，而EMD分解得到的IMF分量是直接从原始信号中自适应分离出来，可以预先设定小波变换的频段，这样可以更精确地捕捉到信号的局部特征.图4表示原始信号和前4个IMF分量对应的频谱特性，由式(7)可知原始信号包含了4个固有频率，通过对EMD分解后的IMF分量进行频谱分析，可以明显地发现原始信号完全分解成了与前四阶模态一一对应的3个分量，并且在对各个IMF 分量进行频谱分析时，能更精确发现其响应频段里的局部频域特性，这也是传统傅里叶变换和小波变换所不具备的优点.4 高阶参振模态识别以风振时高阶模态耦合性较强的某高耸、大跨度结构为例［9-10］，在同济大学TJ-3风洞进行了该结构的气弹模型风洞试验，该模型设计基频为7.8 Hz，原始数据为该结构在8 m/s试验风速作用下的顶部位移时程，采样频率为200 Hz，采样时间为60 s，进行零均值处理后画出其时域波形.再用传统的频谱分析法和小波变换法分析其频谱特征，如图5所示.由传统傅里叶变换分析可知结构风振响应由背景和共振分量2部分组成，在低频段部分效果较好，但由于该方法对于高频段的信号特性识别能力较弱，故很难从中提取高频段参振模态特性;而直接由小波变换得到的信号频谱特性在高频段具有较好的识别能力，但其得到的谱的能量在频率范围内分布较广，想要在关心的频段进行信号的局部特征分析比较困难.所以可以采用本文提出的结合EMD和小波变换方法进行分析.图5 原始信号的频谱特性图6是采用EMD方法分解得到的前4个IMF分量，都包含了丰富的原信号特征，但是还不能清晰的看到每个频段特别是高频区局部频谱特性.图7给出了原始信号f(t)及其3层db小波分解，图8给出了IMF1信号的3层小波分解，从中可以发现在高频段信号能量分布较集中，但数值较大，在结构风振计算中不能忽略，并且从图8中还可以明显的看出信号中的冲击性奇异点，而且可以进一步确定发生时间，由此可以判断结构在吹风过程中存在有间歇振动冲击.再对前4个IMF分量进行频谱分析，如图9所示，从IMF1的频谱特征图中可以发现高频段信号中60 Hz 频率处其能量达到最大值，对应模型的模态数目为60阶，再从IMF2的频谱特征图中发现信号能量在48 Hz以后显著减小，考虑到IMF2中信号能量数值较IMF1中的大，故确定48 Hz为高频参振模态截止频率，对应实际模型的阶数为第32阶. 图6 原始信号f(t)及其前4个IMF分量图7 原始信号f(t)及其3层db小波分解图8 IMF1及其3层db小波分解图9 原信号及前4个IMF对应的频谱特性5 对比验证为了验证本文提出的方法识别出来的参振模态数目的准确性，基于该结构刚体模型表面同步测压风洞试验结果［10-11］，以非定常气动力作为输入荷载，考虑冷却塔多模态之间的耦合效应，利用虚拟激励法和振型迭加法进行结构随机风振响应分析.下面给出随机理论的主要计算步骤和虚拟激励法的原理，然后讨论不同的参振模态数目对于结构风振响应的影响.结构的运动方程为其中:［M］、［C］、［K］分别为n阶质量、阻尼、刚度矩阵;{y}、{˙y}、{¨y}分别为结构的位移、速度、加速度向量;［R］为一由0和1组成的n×m矩阵，它将m维激励向量{x(t)}扩展为n维向量.式(8)在频域内的矩阵形式解为式(9)即为传统CQC算法的解.如果用虚拟激励法处理，是将［Sxx(ω)］先分解为r(r≤m)个虚拟简谐激励{xi}eiωt的叠加:{xp}通过对［Sxx］阵进行LTLD分解得到与{xp}相应的结构响应为而总位移向量的功率谱矩阵则为式(12)表示为矩阵形式解则为比较式(9)和(13)可知，虚拟激励法与CQC法的解完全一致，都是理论解，但虚拟激励法的计算量却大为减少［12-13］，所以本文引入虚拟激励法进行结构的随机响应计算.为了研究结构的截止模态参数对冷却塔结构风振响应的影响，利用频域计算方法对该结构的风振响应进行分析.流场为A类紊流场，由于该结构为完全轴对称结构，本文只选取风向角为0°，风速为113.8 m/s(相当于风洞中8 m/s)时的工况进行分析，所有的计算参数都与上节提到的试验条件一致.分别计算参振模态数目为10、30、50情况下结构的响应.图10列举了该结构顶部节点的位移标准差.可以看出，当参振模态数目为10时，位移标准差较小，高阶模态对位移的贡献还比较大，当参振模态数目为30时，位移标准差趋于稳定，当参振模态为50时，高阶模态对位移的贡献已经非常小，这说明如果频域计算参振模态没有达到一定的数目，将会得到偏于不安全的结果.当参振模态数目达到30时，结构的位移响应就趋于稳定.从图中还可以反映出当参振模态达到一定阶数后，参振模态阶数即使再增加，计算结果也差别非常小.对比前文的识别结果可知，32阶为结构风振计算的截止频率. 图10 参振模态数目对位移标准差的影响基于随机理论的计算结果与采用本文方法进行风振高阶参振模态识别得到的结果基本一致，也进一步说明本文提出的方法具有较好的准确性和稳定性.6 结语1)探讨利用EMD与小波变换相结合的方法作为识别结构风振高阶参振模态的潜在能力.在信号比较复杂的情况下，经过EMD方法分解得到的IMF分量可以更好地反映信号在高频段的时域特性，结合小波变换具有的高分辨率特性对每个IMF信号进行时-频特性分析，不仅可以准确的获取结构高阶参振模态数目，还可以对响应信号的奇异性和冲击性进行检测.2)通过采用基于虚拟激励法的随机理论，对考虑不同的参振模态数目的结构风振响应进行分析，结果进一步验证了所提出的高阶模态识别方法具有较好的稳定性和实用性.3)采用EMD和小波变换相结合的方法在结构风振参数识别研究中的应用具有一定的前景，本文的研究只是一个开端，还有很多具体的细节内容有待展开，比如EMD分解出来的IMF分量频率从高到低排列，精度也随之下降，在地震领域关心的是高频成分，而对于风工程的研究来说主要关心的是中、低频成分，而这一矛盾很多学者都没有很好的解决，故还需进行更深入的研究和改进.参考文献:［1］周暄毅，顾明.上海铁路南站屋盖结构风致抖振响应参数分析［J］.同济大学学报，2006，34(5):574-579.［2］KAREEM A，GURLEY K.Damping in structures:its evaluation and treatment of uncertainty［J］.J of Wind Eng and Industrial Aerodynamics，1996，59，131-157.［3］SONG Yu，XIANG Yiqiang，XU Xing.Mode sharpbased damage identification of bridges［J］.Journal of Vibration，Measurement＆Diagnosis，2005，25(3):111 -113.［4］LI Hui，ZHENG Haiqi，TANG Liwei.Research on faults diagnosis of gear wear based on Hilbert-Huang Transform［J］.Journal of Vibration，Measurement＆Diagnosis，2005，25(3):119-122.［5］DONOHO D L，JOHNSTONE I M.Ideal spatial adaptation by wavelet shrinkage［J］.Biometrika，1994，81 (3):425-455.［6］CHUI C K.An introduction to wavelets［M］.New York: Academic Press，1992.［7］HUANG N E，SHEN Z，LONG S R.The empirical mode decompodition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationarytime series analysis［J］.Proc R Soc Lond A，1998，454:903-995.［8］HUANG N E，SHEN Z，LONG S R.A new view of nonlinear water waves:the hilbert spectrum［J］.Annu Fluid Mech，1999，31:417-457. ［9］柯世堂，赵林，葛耀君.超大型冷却塔结构风振与地震作用影响比较［J］.哈尔滨工业大学学报，2010，42 (10):1635-1641.［10］柯世堂，赵林，葛耀君.冷却塔表面脉动风压的非高斯特性及风压极值［C］//第十四届全国结构风工程学术会议论文集.上海:同济大学出版社，2009:354 -362.［11］许林汕，赵林，葛耀君.超大型冷却塔随机风振响应分析［J］.振动与冲击，2009，28(4):180-184.［12］林家浩.随机地震响应的确定性算法［M］.北京:中国建筑工业出版社，2000.［13］林家浩，钟万勰.关于虚拟激励法与结构随机响应的注记［J］.计算力学学报，1998，15:217-223.。

应用MatLab软件探讨结构动力响应时域和频域数值模拟教学

应用MatLab软件探讨结构动力响应时域和频域数值模拟教学王振科;陈力;王晓东;赵灿;侯钢领【摘要】以建筑结构地震动力响应的时域分析、频域分析及其相互关系为内容,应用软件MatLab及其内部函数,探讨该理论的数值仿真模拟教学.以某三层建筑结构的地震反应为教学对象,应用MatLab的内部函数,实现了时域分析的数值积分和卷积积分,频率分析的Fourier变换和传递函数分析.通过数值模拟表明了时域与频域的转化关系,并探讨了参数变化对结构地震响应的影响.本研究对应用MatLab及其他软件提高建筑结构教学质量具有一定的参考价值.【期刊名称】《高等建筑教育》【年(卷),期】2017(026)003【总页数】5页(P119-123)【关键词】结构地震响应;时域分析;频率分析;MatLab;数值仿真【作者】王振科;陈力;王晓东;赵灿;侯钢领【作者单位】兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州 730070;哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院,黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】G642.0随着计算机技术的发展，数值模拟已经成为结构科学研究的基本方法，也是重要的教学内容。

结构动力分析是建筑抗震、抗风、抗爆以及振动控制等领域的理论基础，也是掌握结构动力性能和设计的关键内容[1]。

由于该部分内容涉及时间、结构动力特征、初始条件和外部激励等变量，并且变量之间相互影响，应用数值模拟提高该部分的教学质量具有显著的意义。

应用数值模拟提高教学质量是国内外大学教育的发展趋势，美国迈阿密大学S.S. Rao将MatLab与结构振动教学进行了完美的结合[2]，陈清军和李文婷应用ANSYS软件探讨结构动力学的多元化教学，并取得了良好的效果[3]。

祝课题组全体人员新年快乐, 2012 年身体健康、学业(事业)有成!

祝课题组全体人员新年快乐，2012 年身体健康、学业（事业）有成！课题组2011年盘点一、人才培养●周晅毅博士被聘任为同济大学副研究员。

●全涌副教授获批为同济大学博士生导师。

●博士后孙芳锦晋升为辽宁工程技术大学副教授。

●研究生匡军通过硕士学位论文答辩。

他的论文题目“上海环球金融中心大楼顶部风速及风致响应实测”，指导教师是顾明教授，副导师是全涌副教授。

●熊勇同学通过硕士学位论文答辩。

熊勇的论文题目是“矩形截面高层建筑体型系数研究”，指导教师是顾明教授和全涌副教授。

●姜海鹏、严志威、王莹三位研究生通过硕士学位论文答辩。

姜海鹏的指导教师是顾明教授和全涌副教授，论文题目是：开敞式多跨多坡工业厂房风洞试验研究；严志威的指导教师是全涌副教授，论文题目是：带外附网架高层建筑的风荷载特性及三个方向等效静力风荷载组合方法研究；王莹的指导教师是全涌副教授，论文题目是：低矮建筑围护结构风荷载的规范化研究。

●张庆华、李雪峰通过博士学位论文答辩。

他们的博士论文题目分别是"典型输电塔风荷载及效应研究"和"风致建筑物表面及其周边积雪分布研究"。

张庆华的指导老师是顾明教授，李雪峰的指导老师是顾明教授、副导师是周晅毅副研究员。

●郑德乾同学通过博士学位论文答辩。

郑德乾的论文题目是“基于LES的结构风荷载及气弹响应数值模拟研究”，指导教师是顾明教授、副导师是张爱社副教授。

●博士生樊友川通过博士学位论文答辩。

他的论文题目是"典型工业厂房风荷载及其风振研究"，指导教师是顾明教授，副导师是全涌副教授。

●赵雅丽通过博士学位论文答辩。

赵雅丽的博士论文题目是“中国东南沿海地区特色民居的风荷载特性研究”。

她的博士论文指导教授是顾明教授，副导师是全涌副教授。

●热烈欢迎12位研究生加入课题组。

新加入课题组的研究生是：黄剑（博士生），王新荣（直博生），葛福（硕士生），王帅（硕士生），饶清友（硕士生），张秉超（硕士生），邱立维（硕士生），李嘉良（硕士生），祖公博（硕士生），傅安民（硕士生），郑建建（硕士生），周文超（硕士生）。

机器人打造世博轴“阳光谷”

世博轴阳光谷是２ｌ年上海世博会最重要的形象标志，它由６／００－＇－上大下小的圆锥喇叭状的空间网壳结构组成，其截面为变睦率的双曲
面（部中１ｍ底５左右，顶部７ｍ０左右，高４．ｍ１５）。每个阳光谷包含１０－１０个多杆汇交瓣式节点，共计１６０节点几乎都不一样。６０８０００个可想而知若按普通的加工方法，工程难度极大。针对该工程，天津大学、江阴纳尔捷机器人有限公司、上海建工机械施工有限公司在国家８３目资助下开发了成套的数字化机器人加工设备，成功用于工程所６项有铸钢节点和注脚的制作，平均每５分钟即可完成一个节点消失铸模的切割，拼装后的节点模精度控制在 ±０５ｍ．ｍ以内，合格率达９％５以上。从而大大降低了制造成本，提高了效率，保证了安装精度。图２双机器人节点加工工作站在机器人的设计方面，由于工程特点，完成节点铸模单元加工需要机器人的末端执行器具各５自由度，因此，研究人员基于天津大学发明的混联５个坐标Ｔｉａｉｎ机构研制节点ｒＶｒａｔ加工机器人（图２如），并在虚拟仪器环境下开发了成套管理与控制软件。在加工过程中，采用双机器人构筑节点加工工作站，其中个机器人抓取标准泡沫模块移动至另一机器人工作位，由另一机器人完成切割，然后第一个机器人再将切割好的单元运送至数控拼装转台，并自动完成单元拼装。通过机器人操作界面可导入需要加工的在深化设计阶段存入数据库的节点ｘｓｌ格式数据，并自动计算得到两个机器人的末端执行器切割轨迹和拼装位姿，从而控制机器人实现节点铸模的无纸化切割一拼装加工。该种 “ 分模一制模一组模 ”的数字化制模工艺及机器人装备有效地弥补了多杆汇交瓣式节点制造成本高、生产效率低等缺点，在阳光谷工程的成功应用表明我国空间网壳结构设计和制造技术跨上个新的台阶，率先实现我国钢结构节点的数字化设计与制造，为我国建筑钢结构提供先进的范例。此外，这项技术的先进性比肩国际水准，可为我国空间网壳结构技术迈向世界创造有利条件。

结构动力学试题及答案

结构动力学试题及答案（本文按试题和答案格式进行编写）试题一：1. 请问什么是结构动力学？2. 简述结构动力学的研究对象和主要内容。

3. 结构动力学分析常用的方法有哪些？4. 结构动力学分析中常用的数学模型有哪些？5. 结构动力学的应用领域有哪些？答案一：1. 结构动力学是研究结构在外力作用下的动态响应及其稳定性的学科。

2. 结构动力学的研究对象是各种工程结构，主要内容包括结构的振动、冲击响应、瞬态响应和稳态响应等。

3. 结构动力学分析常用的方法有模态分析法、频率响应分析法、时程分析法等。

4. 结构动力学分析中常用的数学模型有单自由度体系、多自由度体系、连续体系等。

5. 结构动力学的应用领域广泛，包括建筑结构工程、桥梁工程、风力发电机组、地震工程等。

试题二：1. 结构动力学分析中，模态分析的基本原理是什么？2. 简述模态分析的步骤和计算方法。

3. 常用的模态分析软件有哪些？4. 请问什么是结构的固有频率和阻尼比？5. 结构的模态振型对结构动力响应有什么影响？答案二：1. 模态分析是基于结构的振动特性，通过求解结构的固有频率、模态振型和阻尼比等参数，来研究结构的动力响应。

2. 模态分析的步骤包括建立结构有限元模型、求解结构的固有频率和模态振型、计算结构的阻尼比等。

常用的计算方法有有限元法、拉普拉斯变换法等。

3. 常用的模态分析软件有ANSYS、ABAQUS、MSC.NASTRAN等。

4. 结构的固有频率是结构在无外力作用下自由振动的频率，阻尼比是结构振动过程中能量耗散的程度。

5. 结构的模态振型对结构动力响应有很大影响，不同的模态振型会导致不同的振动特性和反应。

试题三：1. 结构动力学分析中，频率响应分析的基本原理是什么？2. 简述频率响应分析的步骤和计算方法。

3. 频率响应分析和模态分析有什么区别？4. 结构的频率响应函数和传递函数有什么区别？5. 频率响应分析在结构设计中的应用有哪些？答案三：1. 频率响应分析是研究结构在单频激励下的响应特性，通过求解结构的频率响应函数，来获得结构的响应。

建筑结构风致响应的时频域计算方法比较

建筑结构风致响应的时频域计算方法比较
沈国辉;王宁博;任涛;施祖元;楼文娟
【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》
【年(卷),期】2013(047)009
【摘要】针对结构风致响应的时域法结果和频域法结果是否一致的问题,以高层建筑和冷却塔为例比较两种方法在相同的风荷载条件时的响应结果,分析时域法和频域法产生结果差异的原因并给出减少差异的措施,为两种方法在求解结构风致响应的合理应用提供参考.研究表明:频域分析中根据各阶模态的应变能确定该阶模态的贡献程度;计算模型是影响时频域结果吻和程度的一个重要因素,如果两种方法采用相同的计算模型,那么两种方法得到的计算结果会非常接近;计算中结构阻尼的处理方式也是导致时频域计算结果差异的一个原因.
【总页数】7页(P1573-1578,1630)
【作者】沈国辉;王宁博;任涛;施祖元;楼文娟
【作者单位】浙江大学结构工程研究所,浙江杭州310058;中国建筑西北设计研究院,陕西西安710003;浙江省建筑设计研究院,浙江杭州310006;浙江省建筑设计研究院,浙江杭州310006;浙江大学结构工程研究所,浙江杭州310058
【正文语种】中文
【中图分类】TU312.1
【相关文献】
1.土木建筑结构：膜结构风荷载和风致响应研究进展 [J], 顾明;陆海峰
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中图分类号：Ｔ３２Ｕ１文献标识码：Ａ
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第３０卷第５期
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世博轴阳光谷结构风致响应分析及频域时域方法计算结果比较
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２０２；０１５
（．１同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海
２０９；．海世博土控公司，海００２２上上
３华东建筑设计研究院有限公司，．上海
摘要：基于刚性模型风洞试验获得的建筑表面风压分布结果，分别采用频域和时域方法，对一个特大型复杂空
问结构进行了风振响应计算。分析了结构的响应特性，并对两种计算方法得到的典型节点位移及单元轴力的均方根值、峰值及功率谱曲线进行了比较。结果表明，频域方法计算结果小于时域方法；两种方法计算的响应功率谱曲线反映了类
似的能量分布；２。向角是结构的最不利工况。２５风关键词：风致响应；域方法；频时域方法