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期刊信息/Journal information
湖南大学学报（自然科学版）
湖南大学
湖南大学学报（自然科学版）

湖南大学

王道平

月刊

1674-2974

hdxbzkb@hnu.cn

0731-88822870

410082

湖南省长沙市岳麓区湖南大学期刊社行政办公室

湖南大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Hunan University(Natural Sciences)CSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由教育部主管、湖南大学主办的综合性学术理论刊物，双月刊，面向国内外公开出版发行。主要报道湖南大学自然科学领域最新研究成果，也适当发表国内外同行专家的优秀学术论文。
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    基于模态阻尼指标的空间杆系结构作动器位置优化

    万华平马强薛宇胡鹏华...
    1-9页
    查看更多>>摘要：针对空间杆系结构作动器的位置优化问题，本文基于线性二次型最优控制理论(LQR)，建立了空间杆系结构振动的主动控制系统，提出了目标控制模态的模态阻尼最大化的作动器位置优化准则。采用四角锥网架结构和Levy型索穹顶结构来验证本文方法的有效性，并在控制效果和控制能量输入两方面与常用的模态控制力方法进行了对比分析。结果表明:随着作动器数量的增加，本文方法的控制效果和控制能量输入比模态控制力方法提升更快;在作动器数量相同或控制能量输入相同时，本文方法对外界激励的控制效果优于模态控制力方法。

    空间杆系结构模态阻尼主动振动控制作动器位置优化序列前向选择

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    铁路悬索桥车致纵向运动混合阻尼减振研究

    封周权范周健井昊坤张弘毅...
    10-20页
    查看更多>>摘要：针对铁路悬索桥在列车过桥时梁端纵向运动响应控制问题，提出了一种创新的混合阻尼减振方案，采用多种类型的阻尼器控制梁端位移，以满足不同的减振需求。以某在建大跨铁路悬索桥为工程背景，建立了空间桁架精细模型和等效单梁简化模型，系统研究了混合阻尼减振方案不同阻尼器参数对减振效果的影响。该方案将低指数黏滞阻尼器纵向安装于桥塔与加劲梁之间，同时在桥台与加劲梁之间纵向安装电涡流阻尼器。鉴于桥台结构的特殊性，电涡流阻尼器被设计为仅能承受压力的装置，并通过样机试验进行了验证。为了进一步提升减振性能，电涡流阻尼器还配备了摩擦耗能元件。该混合阻尼减振方案能够有效控制列车过桥时梁端的纵向运动响应，显著提高桥梁结构的安全性和耐久性，在类似工程中具有重要的参考价值和借鉴意义。

    铁路悬索桥梁端纵向运动控制混合阻尼减振低指数黏滞阻尼器电涡流阻尼器

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    基于模型嵌入循环神经网络的损伤识别方法

    翁顺雷奥琦陈志丹于虹...
    21-29页
    查看更多>>摘要：目前，绝大多数基于深度学习的结构损伤识别方法依靠深度神经网络自动提取结构的损伤敏感特征，并通过损伤状态之间特征的差异实现模式分类识别。然而，这些方法面临着损伤量化难度大的挑战，并且需要大量的模型训练数据。本文提出基于模型嵌入循环神经网络(Model-Embedding Recurrent Neural Network，MERNN)的损伤识别方法。首先，通过数据驱动的卷积神经网络(Convolutional Neural Network，CNN)建立荷载-响应之间的映射关系，然后，利用龙格库塔法改进传统的循环神经网络，建立基于循环神经网络架构的数值计算单元。最后，基于结构响应计算值与实测响应残差构成的损失函数与神经网络的自动微分机制来实现结构刚度参数的更新，进而实现结构损伤识别。数值模拟框架与实验室的3层剪切型框架的损伤识别结果表明，本文提出的方法能基于少量响应数据准确量化结构损伤。

    循环神经网络龙格库塔法损伤识别

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    基于MTMD的管道振动倍频响应减振研究

    贺佳胡美妃张国华梁浩华...
    30-38页
    查看更多>>摘要：大型化工管道受管内流体流动、边界约束、振源激励等复杂因素影响，服役期间往往会发生振动，其振动频率相较于土木结构较高，且可能存在多个主要频率成分。若采用单一频率的调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper，TMD)，难以达到理想的控制效果，而采用多重调谐质量阻尼器(Multiple Tuned Mass Damper，MTMD)时，受现场条件限制，又存在无法确定最优安装位置等问题。本文开展了基于MTMD的管道倍频响应减振研究。首先，开展了某化工企业丙烷脱氢装置的大型管道现场实测研究，发现管道振动频率存在明显的倍数关系，即倍频现象。其次，建立局部管道有限元模型，分析管道动力特性，提出了基于数值搜索法的MTMD参数设计方法。最后，考虑化工管道现场安装条件的限制，研究了MTMD安装位置对管道减振效果的影响。数值研究结果表明，安装MTMD可有效减小管道振动响应。

    多重调谐质量阻尼器振动响应管道减振优化设计

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    斜拉桥面内振动的理论建模与特征值分析

    王连华谢学鑫彭剑张晓宇...
    39-49页
    查看更多>>摘要：本文建立了斜拉桥的精细化面内动力学模型，并开展了相应的自振特性分析。首先利用Hamilton变分原理推导了斜拉桥的运动方程，利用边界条件确定了斜拉桥线性化模型的频率方程。然后以双塔三跨斜拉桥为例开展数值分析，通过对比有限元结果验证了数值方法的正确性。同时引入局部化因子定量说明斜拉桥固有模态的特性。最后讨论了不同结构参数、索梁相互作用和结构体系对斜拉桥自振特性的影响。结果表明当系统的固有频率接近纯索频率时，斜拉桥的固有模态将呈现局部特性。同时索梁相互作用明显影响低阶非局部模态，相反可以忽略对高阶固有频率的影响。

    斜拉桥索梁相互作用Hamilton变分原理固有频率局部模态

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    基于混凝土损伤塑性模型的弯曲损伤RC/PC桥梁动力学特性研究

    陈志为施宇张尧
    50-61页
    查看更多>>摘要：基于混凝土损伤塑性模型，通过数值模拟研究了带有弯曲损伤的RC/PC桥梁动力学特性的退化情况。首先，提出了适用于RC/PC桥梁非线性振动分析的数值模型构建方法。其次，通过RC简支梁受弯破坏试验，将试验结果与数值模拟结果进行比较，验证了数值模型的准确性。最后，基于厦门快速公交系统中某一联三跨PC连续梁桥建立了三维有限元模型，研究其在不同弯曲损伤程度下前三阶频率和振型的变化情况。结果表明，带有弯曲损伤的RC/PC桥梁的动力学特性会随着损伤程度的增加而呈现不同程度的改变。带有混凝土裂缝的桥梁的微幅振动仍然是线性的，然而随着振幅的增大频率开始降低，使振动呈现出非线性。此外，当裂缝闭合时，前三阶自振频率与振型变化不明显，难以用于识别弯曲损伤;当裂缝张开时，前三阶自振频率与振型出现明显变化，可作为损伤检测指标来识别损伤。

    RC/PC桥梁混凝土损伤塑性模型裂缝开合效应有限元数值仿真

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    模态测试不确定性影响因素分析及传感器布置应用

    王志宇陈华钊施袁锋张惊朝...
    62-71页
    查看更多>>摘要：模态测试结果的准确性会受测试数据采集、数据处理、建模假设和参数估计等不确定性因素的影响。为研究模态测试中模态参数的不确定性水平及不同影响因素对其的影响规律，本文采用状态空间模型和费希尔信息矩阵的快速模态参数不确定性分析方法，探讨包括振动信号的采样时长、采样频率、采样信噪比和结构的阻尼比等多种因素对模态参数不确定性水平的影响，同时提出利用模态参数不确定性水平来优化传感器布置策略的实用性建议。结果表明:模态参数的不确定性水平随采样时长、采样频率、信噪比和传感器数量的增加而降低，随结构阻尼比的增大而升高;对于均匀分布结构，多数传感器布置在结构顶部和中上部，少数布置在中下部时，模态参数的整体不确定性水平较低，是一种相对较优的传感器布置方案。

    模态测试不确定性分析费希尔信息矩阵状态空间方法

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    基于响应谱传递比估计误差的结构模态参数识别精度分析

    孙倩颜王吉任伟新
    72-82页
    查看更多>>摘要：为了研究响应谱估计误差及其传递对振动响应功率谱密度传递比(Power Spec-trum Density Transmissibility，PSDT)估计的影响，基于摄动理论和统计矩定义，推导了两个变量比例函数的均值和方差近似表达式;将响应谱估计统计矩代入，可以推导出由响应相干函数、谱估计中信号平均分段数，近似表征的PSDT估计幅值的均值和方差解析公式。基于此，揭示了共振频率处PSDT估计幅值误差规律，并实现了模态振型幅值的精度度量。研究发现，共振频率处PSDT幅值方差存在极小值，且变异系数小于相关响应谱。通过数值框架数据验证了文中误差公式的准确性。此外，还研究了参考响应的选择、响应时长、窗函数类型对PSDT和模态振型估计的影响。结果表明，以PSDT两组响应作为参考响应，能得到较好PSDT和模态分析结果;同时模态振型估计标准差随测试数据时长的增加，也随之降低至一定水平。

    频谱误差响应功率谱传递比模态识别误差分析摄动法

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    碟簧-钢绞线组合自复位防屈曲支撑滞回性能

    鲁军凯戴首昆许国山李文鹏...
    83-94页
    查看更多>>摘要：为解决传统自复位防屈曲支撑变形能力不足的问题，提出一种碟簧-钢绞线组合自复位防屈曲支撑(Disc Spring-Steel Tendon Self-centering Buckling-restrained Brace，DT-SCB)。DT-SCB采用串联的钢绞线及碟簧组成的复位系统提供复位能力，通过两个并联的一字型内芯耗散地震能量。介绍了DT-SCB构造、各阶段工作机理及恢复力模型。建立有限元模型，研究复位比率αsc、钢绞线与碟簧组刚度比K1、复位元件与耗能系统刚度比K2等参数对支撑滞回性能、自复位效果及耗能能力的影响。研究结果表明:提出的DT-SCB恢复力模型与模拟结果吻合较好，所有DT-SCB支撑在最大加载位移(2。5%轴向应变)内未发生明显破坏，支撑滞回曲线呈旗帜型特征，且具有稳定的耗能能力。相比于传统基于钢绞线的自复位防屈曲支撑，DT-SCB具有更强的变形能力。DT-SCB最大残余变形随复位比率αsc提高显著减小，而刚度比K1的增加会削弱复位比率对支撑残余变形的控制效果。钢绞线与碟簧组刚度比过大(K1≥2。0)会导致碟簧组提前被压平，进而降低支撑的变形能力。DT-SCB耗能能力受刚度比K2影响较大，其等效黏滞阻尼比随刚度比K2的增大而降低。罕遇地震下支撑-框架结构非线性时程分析结果表明，DT-SCB可以有效减少结构的最大层间位移角及残余层间位移角，提高结构抗震性能。

    自复位防屈曲支撑碟簧钢绞线数值模拟滞回性能

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    安装肋条斜拉索的涡激振动和气动力特性研究

    刘庆宽韩鹏孙一飞褚泽楷...
    95-110页
    查看更多>>摘要：以安装肋条斜拉索为研究对象，通过风洞试验系统研究肋条的安装方式(通长安装和间断交错安装)、尺寸和数量对斜拉索涡激振动和气动力的影响，并分析涡激振动的抑制机理。结果表明:和标准斜拉索相比，安装肋条斜拉索能有效抑制涡激振动，且间断交错安装方式的抑振效果优于通长安装方式，肋条数量为8根的控制效果优于6根和12根;增加肋条宽度和厚度都会减小涡激振动振幅;肋条斜拉索的脉动升力系数显著小于标准斜拉索，且功率谱尖峰幅值降低或不存在显著尖峰，表明间断交错肋条可以降低卡门涡脱落强度甚至完全抑制;对于气动力，在试验雷诺数范围内，安装肋条后平均气动力系数无明显雷诺数效应;相比于标准斜拉索，肋条为通长安装时均会增加斜拉索的平均阻力系数，而采用间断交错安装时，不同肋条数量、尺寸和风攻角对斜拉索的增阻减阻情况不同。当采用8根尺寸为 20 mm×15 mm的肋条间断交错安装时，在所有风攻角下都有良好的抑振效果，最大涡振振幅减小率可达到96。79%，且平均阻力系数均稳定在1。13附近，平均升力系数均稳定在0附近。

    斜拉索肋条风洞试验涡激振动气动力特性

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