基于自驅動機制雙足模型的人致結構振動分析.pdf

1、行人活動引起結構超預期振動是關系到結構使用性與安全性的重要問題。當人的激勵頻率接近結構頻率時，人為保持自身平衡使得步頻趨于與結構頻率保持一致，此時結構與人產生動力共振相互作用。振動測試表明人會影響結構的頻率以及阻尼等動力性能參數(shù)。目前針對結構人致動力特性的主要前沿研究是將人簡化為具有集中質量、剛度-阻尼腿的運動雙足模型，用于分析人致結構動力特性。但該模型的穩(wěn)定性反饋機制還并不成熟，行人對于自身能量的變化過于敏感使的該模型難于處理較為復雜

2、的行走方式或人群問題。針對上述結構人致振動研究中存在的問題，本文從理論和數(shù)值兩方面進行深入研究，具體內容如下:
　　(1)提出基于自驅動機制的雙足行人-結構豎向動力相互作用理論，該理論能夠適應復雜的雙足邁步行為和動態(tài)人群環(huán)境。通過利用集中質量-彈簧-阻尼腿雙足模型，建立了行人-結構豎向相互作用系統(tǒng)的運動方程，研究了步行雙足人體對結構動力響應和動力特性的影響并和已有研究結果進行了比較。并對人體的質量、人腿剛度和阻尼以及步頻等人體參數(shù)

3、變化對結構動力特性的影響進行了分析。
　　(2)基于社會力模型研究了運動雙足人群對結構豎向動力響應以及動力特性的影響，同時研究了人群密度變化對結構動力響應和動力特性的影響。并基于人群均勻分布和同步運動假設提出了人群作用下結構動力特性的解析解，研究了人群規(guī)模變化對結構豎向動力響應以及動力特性的影響。
　　(3)提出了基于自驅動機制的雙足人致結構側向運動理論。通過利用生物力學雙足模型，建立了行人-結構系統(tǒng)的運動方程，研究了雙足運

4、動人體對結構側向動力響應和動力特性的影響。并對人體的質量、人腿剛度和阻尼以及步頻等人體參數(shù)變化對結構側向響應和動力特性的影響進行了分析。
　　(4)基于社會力模型研究了運動雙足人群對結構側向動力響應以及動力特性的影響，同時研究了行人數(shù)量變化對結構側向動力響應和動力特性的影向。并基于人群均勻分布和同步運動假設提出了人群作用下結構側向動力特性的解析解，研究了人群規(guī)模變化對結構側向動力響應以及動力特性的影響，其對于解決工程實際問題具有參