基于自驅(qū)動機制雙足模型的人致結(jié)構(gòu)振動分析.pdf

1、行人活動引起結(jié)構(gòu)超預(yù)期振動是關(guān)系到結(jié)構(gòu)使用性與安全性的重要問題。當(dāng)人的激勵頻率接近結(jié)構(gòu)頻率時，人為保持自身平衡使得步頻趨于與結(jié)構(gòu)頻率保持一致，此時結(jié)構(gòu)與人產(chǎn)生動力共振相互作用。振動測試表明人會影響結(jié)構(gòu)的頻率以及阻尼等動力性能參數(shù)。目前針對結(jié)構(gòu)人致動力特性的主要前沿研究是將人簡化為具有集中質(zhì)量、剛度-阻尼腿的運動雙足模型，用于分析人致結(jié)構(gòu)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(fù)雜

2、的行走方式或人群問題。針對上述結(jié)構(gòu)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(nèi)容如下:
　　(1)提出基于自驅(qū)動機制的雙足行人-結(jié)構(gòu)豎向動力相互作用理論，該理論能夠適應(yīng)復(fù)雜的雙足邁步行為和動態(tài)人群環(huán)境。通過利用集中質(zhì)量-彈簧-阻尼腿雙足模型，建立了行人-結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)動力響應(yīng)和動力特性的影響并和已有研究結(jié)果進行了比較。并對人體的質(zhì)量、人腿剛度和阻尼以及步頻等人體參數(shù)

3、變化對結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)豎向動力響應(yīng)以及動力特性的影響，同時研究了人群密度變化對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)和動力特性的影響。并基于人群均勻分布和同步運動假設(shè)提出了人群作用下結(jié)構(gòu)動力特性的解析解，研究了人群規(guī)模變化對結(jié)構(gòu)豎向動力響應(yīng)以及動力特性的影響。
　　(3)提出了基于自驅(qū)動機制的雙足人致結(jié)構(gòu)側(cè)向運動理論。通過利用生物力學(xué)雙足模型，建立了行人-結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的運動方程，研究了雙足運

4、動人體對結(jié)構(gòu)側(cè)向動力響應(yīng)和動力特性的影響。并對人體的質(zhì)量、人腿剛度和阻尼以及步頻等人體參數(shù)變化對結(jié)構(gòu)側(cè)向響應(yīng)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(jié)構(gòu)側(cè)向動力響應(yīng)以及動力特性的影響，同時研究了行人數(shù)量變化對結(jié)構(gòu)側(cè)向動力響應(yīng)和動力特性的影向。并基于人群均勻分布和同步運動假設(shè)提出了人群作用下結(jié)構(gòu)側(cè)向動力特性的解析解，研究了人群規(guī)模變化對結(jié)構(gòu)側(cè)向動力響應(yīng)以及動力特性的影響，其對于解決工程實際問題具有參