基于電路模擬的結構動力特性分析與優(yōu)化.pdf

1、隨著我國社會經濟的發(fā)展，建筑結構越來越多，而在建筑結構工程的設計中，結構的動力特性分析占據(jù)著舉重若輕的作用，在現(xiàn)有的工程領域，幾乎所有的領域都會用到結構動力分析問題。其研究領域已遍及土木、機械、運輸、航空航天等。所謂的結構動力特性指的是建筑物的結構受到動力作用的情況下體系發(fā)生的響應情況以及建筑結構自身性能的一些分析。目的是了解建筑結構物的承受外載荷的能力和外載荷作用下結構的反應情況，以便提高建筑物結構的自身性能，為結構更好的設計提供參考

2、的價值。此論文研究了電模法的理論基礎，在此基礎上用數(shù)值計算的方法對相關的的算例進行計算分析，然后借助于電學實驗將兩者得到的結果進行對比，證明兩者是相同的。在此基礎上找到較適用且方便可行的一種仿真平臺，并在此實驗平臺上進行優(yōu)化參數(shù)。
　　本文研究內容主要有以下五部分:
　　1.給出了建筑物的結構在受到動荷載時如何進行分析，然后再此基礎上給出了分析動荷載的兩種方法即數(shù)值法和實驗法。
　　2.給出了品質因數(shù)，它是在實驗中很可

3、能引起實驗偏差的因素。同時給出了建筑物框架結構在受到動荷載下的平衡狀態(tài)方程，介紹了推導與框架結構動力學相應的模擬電路的阻抗法和導納法這兩種方法。并給出了兩種方法兩者之間相對應的關系。
　　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量法對它們受到外界動荷載下進行模型分析，運用結構的動力學理論D'Alembert原理給出了這些模型的結構平衡方程。對比SAP2000和MATLAB仿真軟件用兩種軟件得到的結果，證實了電路模

4、擬法在求解結構的動力學問題方面的精度和可用性。
　　4.依據(jù)得到的動力學相對應的等效電路圖，在搭建電路時用相對應的電學元件進行連接，在結構體系上輸入相應的正弦激勵，將示波器接入電容器的兩端，觀察示波器兩端的變化曲線，再用結構的仿真軟件MATLAB進行仿真計算。結果表明，兩者得到的結果有很好的一致性。因此，電路實驗完全可以獲得建筑結構的響應情況。
　　5.電路實驗可以直接獲得相對應的結構動力反應，然后在此平臺上進行結構的優(yōu)化，