基于電路模擬的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析與優(yōu)化.pdf

1、隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)越來(lái)越多，而在建筑結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性分析占據(jù)著舉重若輕的作用，在現(xiàn)有的工程領(lǐng)域，幾乎所有的領(lǐng)域都會(huì)用到結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析問(wèn)題。其研究領(lǐng)域已遍及土木、機(jī)械、運(yùn)輸、航空航天等。所謂的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性指的是建筑物的結(jié)構(gòu)受到動(dòng)力作用的情況下體系發(fā)生的響應(yīng)情況以及建筑結(jié)構(gòu)自身性能的一些分析。目的是了解建筑結(jié)構(gòu)物的承受外載荷的能力和外載荷作用下結(jié)構(gòu)的反應(yīng)情況，以便提高建筑物結(jié)構(gòu)的自身性能，為結(jié)構(gòu)更好的設(shè)計(jì)提供參考

2、的價(jià)值。此論文研究了電模法的理論基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上用數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)相關(guān)的的算例進(jìn)行計(jì)算分析，然后借助于電學(xué)實(shí)驗(yàn)將兩者得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，證明兩者是相同的。在此基礎(chǔ)上找到較適用且方便可行的一種仿真平臺(tái)，并在此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行優(yōu)化參數(shù)。
　　本文研究?jī)?nèi)容主要有以下五部分:
　　1.給出了建筑物的結(jié)構(gòu)在受到動(dòng)荷載時(shí)如何進(jìn)行分析，然后再此基礎(chǔ)上給出了分析動(dòng)荷載的兩種方法即數(shù)值法和實(shí)驗(yàn)法。
　　2.給出了品質(zhì)因數(shù)，它是在實(shí)驗(yàn)中很可

3、能引起實(shí)驗(yàn)偏差的因素。同時(shí)給出了建筑物框架結(jié)構(gòu)在受到動(dòng)荷載下的平衡狀態(tài)方程，介紹了推導(dǎo)與框架結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)相應(yīng)的模擬電路的阻抗法和導(dǎo)納法這兩種方法。并給出了兩種方法兩者之間相對(duì)應(yīng)的關(guān)系。
　　3.以單層框架和三層框架，五層框架，七層框架為例采用集中質(zhì)量法對(duì)它們受到外界動(dòng)荷載下進(jìn)行模型分析，運(yùn)用結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)理論D'Alembert原理給出了這些模型的結(jié)構(gòu)平衡方程。對(duì)比SAP2000和MATLAB仿真軟件用兩種軟件得到的結(jié)果，證實(shí)了電路模

4、擬法在求解結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題方面的精度和可用性。
　　4.依據(jù)得到的動(dòng)力學(xué)相對(duì)應(yīng)的等效電路圖，在搭建電路時(shí)用相對(duì)應(yīng)的電學(xué)元件進(jìn)行連接，在結(jié)構(gòu)體系上輸入相應(yīng)的正弦激勵(lì)，將示波器接入電容器的兩端，觀察示波器兩端的變化曲線，再用結(jié)構(gòu)的仿真軟件MATLAB進(jìn)行仿真計(jì)算。結(jié)果表明，兩者得到的結(jié)果有很好的一致性。因此，電路實(shí)驗(yàn)完全可以獲得建筑結(jié)構(gòu)的響應(yīng)情況。
　　5.電路實(shí)驗(yàn)可以直接獲得相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)，然后在此平臺(tái)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，