[振动控制] 拍振现象 (Beats Phenomenon)

实干、实践、积累、思考、创新。 拍振现象指的是两个频率接近的力(激励源)产生的振动叠加在一起,由于频率接近,周期也接近,每过一个周期两个信号的相对相位就会有一点变化,接近同相的时候两个信号叠加,幅值变大;接近反相的时候两个信号相互抵消,幅值变小,造成波形总幅值的周期性波动。 这里有一些不错的介绍资料,一并列出: [1] Beats:https://www.physicsbootcamp.org/beat-phenomenon.html [2] 航天器火箭发射拍振现象 假定两组波,圆频率分别为ψ1和ψ2的两组波,表达式如下: $${\psi _1}(0,t) = Acos({\omega _1}t) = Acos(2\pi {f_1}t)$$ $${\psi _2}(0,t) = Acos({\omega _2}t) = Acos(2\pi {f_2}t)$$ 叠加后的波表达式如下 $$\psi = {\psi _1} + …

[数学][笔记] 傅里叶变换公式的几种形式 (Several Forms of Fourier Transform Formulas)

实干、实践、积累、思考、创新。 # 傅里叶变换公式的几种形式 研究振动控制、随机振动等,离不开傅里叶变换(Fourier transforms)。对于傅里叶变换,不同文献、书籍有时候会采用不同形式的公式,刚开始看的时候有点凌乱,后面才理清楚,其实不同公式形式本质上都是等价。为了便于后续学习,以下总结几种常见的傅里叶变换公式形式。PS.这里傅里叶变换,指的是非周期函数(周期可以理解为无限长)的傅里叶变换,不是傅里叶级数(Fourier series),傅里叶级数是针对周期函数的说法。 ## 第一种形式 一种通用的形式,\(\Phi \left( p \right)\)和\(F\left( x \right)\)互为傅里叶变换对: $$\Phi \left( p \right) \Leftrightarrow F\left( x \right)$$ $$\Phi \left( w \right) = {1 \over {2\pi …

[数学][笔记] 随机过程中的平稳与各态历经 (Stationarity and ergodicity in random processes)

实干、实践、积累、思考、创新。 学习随机振动分析需要搞清楚 两个最重要的随机过程特性:平稳性(Stationarity )及各态历经(ergodicity )。 [平稳性] 指的是随机过程的概率特性(如期望值、自相关函数等)与时间无关。 [各态历经] 各态历经也称为遍历性,指的是一个平稳随机过程任意样本函数的时间平均都相等,且等于集合的平均。其最大作用是,有了各态历经假定,意味着可以通过对一个具体的样本进行分析,获得总体集合的概率特性。 一个随机过程具有平稳性,则描述起来大大简化,比如,只需要用一个概率密度函数描述各个时间点的概率分布特性,因为随机过程的概率特性不随时间改变。很多非平稳随机过程的研究,也采用以平稳过程为研究入手,然后通过某种方式进行非平稳随机修正。 如果一个平稳随机过程具有各态历经性,同样可以大大简化随机过程的分析。如前所述,有了各态历经假定,意味着可以通过分析一个具体的样本的方式获得总体集合的概率特性。如果没有各态历经,要获得随机过程的概率特性,则需要足够大的样本,进行样本间统计,这在大多数实际情况均不具备可行性。 终上所述,平稳及各态历经特性是比较理想的,并不是所有随机过程都满足,但从某种程度上讲,随机过程具有平稳及各态历经特性,研究才具有可行性啊。 相关博文( Related Topics) [01] [笔记] 随机过程中的平稳与各态历经 (Stationarity and ergodicity in random processes) [02] [振动控制] 常见质量阻尼器分类 [Passive, semi-active, active and …

[资料][振动控制] 基于环境激励的模态参数识别法 (Modal parameter identification method based on environmental excitation)

实干、实践、积累、思考、创新! 读书笔记,简单记录。 基于环境激励下结构动力响应信号分析与处理识别结构的模态参数,是结构健康监测和损伤诊断的一个重要环节。 利用环境激励下结构的动力响应信号,识别结构的动力特性是当前国内外研究的热点课题之一。 与传统的基于传递函数的模态分析方法相比,基于环境激励的模态参数识别技术,由于其无需激励源、成本低和安全性好,并且不影响交通、能实现在线识别,已逐渐成为大型结构损伤识别的重要的和有前途的方法之一。 常用的基于环境激励的模态参数识别方法主要包括: (1)对数衰减率法 (2)时域峰值法 (3)半功率带宽法 (4)基于功率谱密度的峰值法 (5)基于离散时间数据的ARMA模型法 (6)自然激励技术法(Nature Excitation Technique, NExT) (7)随机子空间法(Stochastic Subspace Identification, SSI) 通常说的模态参数,主要包括:结构固有频率,振型,模态阻尼比。 通常情况下,结构模态阻尼比的识别往往比固有频率和振型的指标精度低,且容易受识别方法、数据采集和信号干扰影响,因此结构阻尼比的识别是难点。 (PS. 模态参数识别这个领域有非常多好玩的东西可以研究,全是些难啃的数学知识,后续继续学习后补充。) 相关博文( Related Topics) [01]. [软件][工具] SPECTR: A program …

[软件][振控] FOUR_TRAN 案例5: 风振响应频谱分析 (FOUR_TRAN Ex5: Wind induced vibration response spectrum analysis)

实干、实践、积累、思考、创新。 这几天更新了FOUR_TRAN (  [数学][地震动][软件] FOUR_TRAN: Fourier Analysis Tool [傅里叶分析工具] ),顺便做个风振响应的频谱分析例子。 下图所示,为某超高层整体分析得到的结构的X向顶点风振加速度时程,将其导入FOUR_TRAN,点击Run Fourier Analysis,可在第二个图中看出频谱。 由频谱图可看出,X向风振响应主要受结构的X向平动振型控制,其中主要受X向一阶平动振型控制。 进一步可在FOUR_TRAN中将X轴换为周期的形式,可看到各阶控制振型的对应的周期。 同理,将Y向风振响应时程导入FOUR_TRAN,也可看到Y向风振响应主要受结构的Y一阶平动振型控制。 PS. 一般情况,高耸结构或超高层结构,风振响应主要受一阶平动振型控制。 这也是风振响应与地震响应差别的一个地方。 案例 ( Examples ) [00] [数学][地震动][软件] FOUR_TRAN: Fourier Analysis Tool [傅里叶分析工具] …

[资料整理] 城市轨道交通 – 振动环境评价范围 (Scope of vibration environment assessment – Urban rail transit)

实干、实践、积累、思考、创新。 城市轨道交通 – 振动环境评价范围,摘自《环境影响评价技术导则 城市轨道交通》HJ 453-2018 规范,如下图。 相关博文( Related Topics) [01] [工具][软件][规范] 广东省标准《高层建筑混凝土结构设计规范》反应谱计算工具 [02] [结构力学][结构设计] 两端固支梁弯矩为0点距端部的距离 [03] [抗震][结构设计][规范] 非抗震设计情况下混凝土柱的“轴压比”可达多大? [04] [结构设计][动力学] YJK中CQC振型组合地震力的复核 [05] [结构设计][楼梯] 混凝土楼梯施工图笔记 [06] [结构][设计][规范] 关于结构倾覆力矩计算公式的另一种理解 [07] [结构设计][规范] …

[软件][抗风][规范] 风振舒适度指标计算 (日本和ISO规范) (Code perception criteria for Occupant Comfort)

实干、实践、积累、思考、创新。 随后更新….     相关博文( Related Topics) [01] [工具][软件][规范] 广东省标准《高层建筑混凝土结构设计规范》反应谱计算工具 [02] [结构力学][结构设计] 两端固支梁弯矩为0点距端部的距离 [03] [抗震][结构设计][规范] 非抗震设计情况下混凝土柱的“轴压比”可达多大? [04] [结构设计][动力学] YJK中CQC振型组合地震力的复核 [05] [结构设计][楼梯] 混凝土楼梯施工图笔记 [06] [结构][设计][规范] 关于结构倾覆力矩计算公式的另一种理解 [07] [结构设计][规范] 结构整体倾覆力矩及抗倾覆力矩的计算——以YJK为例 [08] [YJK][结构设计] …

[振动控制] 常见质量阻尼器分类 [Passive, semi-active, active and hybrid mass dampers]

实干、实践、积累、思考、创新。 最近查看一些调谐质量阻尼器的资料,发现很容易混淆各类质量阻尼器,而且不同资料在描述一些阻尼器时名字虽然一样,但是可能说的不完全是一个东西。 于是趁着这个机会,梳理一下各类质量阻尼器的一些基本概念。 常见的一些阻尼器包括: TMD = (Passive) Tuned Mass Damper (被动)调谐质量阻尼器 ATMD = Active Tuned Mass Damper 主动调谐质量阻尼器 AMD = Active Mass Damper 主动质量阻尼器 HMD = Hybrid Mass Damper 混合质量阻尼器 …

[编程][软件] VCAP: Vibration Comfort Assessment Program [振动舒适度评价软件]

实干、实践、积累、思考、创新。 随后更新,占位……     相关软件资料 ( Related Programs) [01] [下载][软件] RC梁纵向钢筋单排最大根数[Maximum Number of Beam Longitudinal Reinforcing Bars] [02] [下载][软件][结构设计] RC梁的构造腰筋计算工具 [Calculation tool of waist reinforcement for RC beam] [03] [软件][工具] SGMPZM: Seismic …

[日记][图] “济济一谈”沙龙 12期 | 基于调谐液体阻尼器(TLD)的高层建筑风振控制分析与工程应用

实干、实践、积累、思考、创新。 2023年5月29日,“济济一谈”沙龙 2023年第12期活动在 RBS 广州总部举行。这次我分享的题目是《基于调谐液体阻尼器(TLD)的高层建筑风振控制分析与工程应用》,介绍了高层建筑结构风振控制概况、常用风振控制措施、调谐液体阻尼器(TLD)的减振原理、TLD阻尼器抗风减振设计流程、某450m超高层塔楼TLD抗风减振分析、某400m双塔连体结构TLD抗风减振分析。这次“济济一谈”沙龙采取了线下对外开放的方式,部分其他单位的朋友也来参加了讨论,非常感谢。这里做个记录。 济济一谈是RBS内部的技术学习交流专享会,2023年正值事务所20周年纪念,秉承分享的初心,我们首次开通线上报名,鼓励大家到场参与学习和交流,因部分课程内容涉及较多自身研究,带一定的探索特性,可能存在较多一家之言的地方,需更严谨的探讨。后续还有其他课程和继续分享,请持续关注本群发布动态,再次感谢大家的支持。 相关信息 [01] [日记][图] “济济一谈”沙龙 08期 | ENGT超限结构辅助设计集成系统-研发与应用 [02] [预告][济济一谈] 基于调谐液体阻尼器(TLD)的高层建筑风振控制分析与工程应用   微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号

[预告][济济一谈] 基于调谐液体阻尼器(TLD)的高层建筑风振控制分析与工程应用

实干、实践、积累、思考、创新。 内部讲座预告,欢迎广州地区的朋友线下参加! 济济一谈” 是RBS内部相当活跃的技术交流平台,在实际工程中遇到的各类问题和解决方案,同事们都可以开放地交流,相互启迪。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号

[编程][软件] PDDVA: Parameter design of dynamic vibration absorber [PDDVA: 动力吸振器参数设计软件]

实干、实践、积累、思考、创新。 20230316写的题目,随后更新……     微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号

[动力学][振动控制][软件] SDOF_FRE 案例 2 —— 地震时程响应分析 [SDOF_FRE Example 2: Earthquake Time History Analysis]

实干、实践、积累、思考、创新。 SDOF_FRE ( [动力学][振动控制][编程] SDOF_FRE: Dynamic Response Analysis of SDOF System using Frequency Domain Analysis Method [单自由度体系动力响应的频域分析工具] ) 是一个通过频域分析法 (Frequency Domain Analysis Method ) 计算单自由度动力响应的程序,与常规的时域分析法 (Time Domain Analysis Method) 不同,其中频域积分法只计算系统的稳态响应 (Steady …

[动力学][振动控制][编程] SDOF_FRE: Dynamic Response Analysis of SDOF System using Frequency Domain Analysis Method [单自由度体系动力响应频域分析程序]

这是最近研究结构抗风减振、结构振动控制做的一个小软件。功能是通过 频域分析法 (Frequency Domain Analysis Method ) 计算单自由度体系的稳态动力时程响应 ( Steady-State Response ),具体包括位移、速度、加速度。顾名思义,与频域分析法相对的就是时域分析法 (Time Domain Analysis Method) 。时域分析法我想大多数工程师应该比较熟悉,平时进行地震动力时程分析采用的各类直接积分时程分析法就属于时域分析法的范畴。而对于频域分析法,我想大多结构工程师可能就比较陌生,平时大多数工作中可能也用不到。很多时候会觉得既然有了这么多时域分析方法,为何还需要频域分析?甚至觉得频域分析法没啥用的感觉。其实不然,频域分析法在结构随机振动、结构振动控制等领域举足轻重,有着极为广泛的应用。

言归正传,还是那一句,学习最重要的是要动手,于是写下这个小程序,以验证自己对于频域分析 (Frequency Domain Analysis)、复频响函数 (Complex Frequency Response Function)、离散傅里叶变换 (DFT, Discrete Fourier Transform) 等相关概念的理解,也为后续进一步深入研究结构抗风减震、振动控制、随机振动等内容打下基础。

时间有限,这里先做个笔记,进一步研究内容等深入学习后陆续整理。

[动力学][振动控制][编程] SDOF_FRE 案例1 —— 动力时程响应分析 [SDOF_FRE Example 1: Dynamic Force Time History Analysis]

实干、实践、积累、思考、创新。 SDOF_FRE ( [动力学][振动控制][编程] SDOF_FRE: Dynamic Response Analysis of SDOF System using Frequency Domain Analysis Method [单自由度体系动力响应的频域分析工具] ) 是一个通过频域分析法 (Frequency Domain Analysis Method ) 计算单自由度动力响应的程序,与常规的时域分析法 (Time Domain Analysis Method) 不同,其中频域积分法只计算系统的稳态响应 (Steady …

[软件][动力学][Dynamics] NSDOF算例6——设置黏弹性阻尼器单自由度体系动力时程分析 (Dynamic time history analysis of a single degree of freedom system with viscoelastic dampers)

实干、实践、积累、思考、创新! 粘弹性阻尼器是一种有效的减震控制装置,主要依靠粘弹性材料的滞回耗能,为结构提供附加刚度和阻尼,减小结构动力反应,从而实现减震目标。粘弹性阻尼器既能提供刚度,也能提供阻尼,其典型的滞 回曲线为椭圆形,具有良好的耗能性能。下图 所示是粘弹性阻尼器的滞回环形状示意。 粘弹性阻尼器,恢复力由两部分构成,即速度相关部分和位移相关部分,具体如下 NSDOF提供了单自由度主体结构及黏弹性阻尼器并联的动力时程分析模型,以下做两个测算。 第一个算例,结果部附加任何阻尼器,结构刚度取10,阻尼比取0.05,对应的阻尼系数为0.15915,点击运行计算可获得对应的力、位移响应结果及能量图。由能量图可见,此时主要包含3种能量:动能+应变能+阻尼耗能 第二个算例,主体结构的阻尼取0,刚度取一个很小的值0.0001,几乎可忽略,同时设置黏弹性阻尼器的阻尼系数为0.15915,与算例1中的主体结构的阻尼系数一致,黏弹性阻尼器的刚度取10,鱼算例1中的主体结构的刚度一致。因此可知,算例2的计算结果应该与算例1是一致的,相当于用一个黏弹性阻尼器去等效一个单自由度系统。计算结果如下图所示。 由结果可见,算例2的位移、速度、加速度响应均是与算例1一致的。不同的是,算例2的能量图,此时主要包含2种能量:动能+黏弹性阻尼器的耗能,因为用黏弹性阻尼器等效算例1的主体结构,同时也可以发现,黏弹性阻尼器的耗能等于算例1主体结构的应变能及阻尼耗能的叠加。 另外从滞回曲线可以发现,黏弹性阻尼器的滞回曲线是椭圆。此时黏弹性阻尼器的滞回曲线也等于算例1主体结构他弹性恢复力滞回曲线及阻尼力滞回曲线的叠加。 相关话题 ( Related Topics) [01]. [Tool] SPECTR – A program for Response Spectra Analysis [反应谱计算程序] [02]. [程序][Tool] Ground Motion Selection [强震记录选取] [03]. [程序][软件]Ground Motion …

[笔记][算例][减振] TLD调谐液体阻尼器减振算例 [Example of Vibration Reduction of Tuned Liquid Damper (TLD) ]

实干、实践、积累、思考、创新。 最近项目用到水箱进行风振控制,于是研究一下水箱减振的相关理论及工程计算分析。 这里的水箱其实说的是调谐液体阻尼器(Tuned Sloshing Damper,TSD)这类东西又称为TLD (Tuned Liquid Damper )。 TSD 是利用晃动的液体吸收并耗散结构振动能量的附加阻尼系统。TSD 实质上是箱体,部分以液体(一般为水)填充并置于结构顶部。通过选择合适的 TSD 箱体尺寸和液体深度,可以将晃动的频率“调谐”至结构的自振频率。由于结构的共振响应,TSD 箱体内的液体将开始晃动,从而振动能量通过结构传递给 TSD,该能量进而由箱体的阻尼装置耗散。 以下来个个简单算例测算。 无控模型 模型为一个5X5跨的19层的框架结构算例,如下图。 结构的振型信息 第1级第2阶平动振型,周期为1.96s。 结构总的质量为 9079960kg,即9079.96吨。 施加一个测试用的正弦加速度时程,其中加速度时程的周期选为结构的周期,以使结构的动力响应最大。 无控结构时程分析结果 基底剪力,顶点加速度,顶点位移 TLD参数计算 设置振荡目标质量比为2%,通过自编的 TLDPC 软件( [结构][软件] …

[结构][软件] TLDPC: 调谐液体阻尼器参数计算器 [TLDPC: Tuned Liquid Damper (TLD) Parameter Calculator]

实干、实践、积累、思考、创新。 程序图标( Program Icon ) 程序介绍 ( Program Introduction) 最近在研究风振控制,研究了一下调谐液体阻尼器TLD,过程中涉及到TLD计算分析参数的取值问题,学习了许多文献,根据美国规范 ACI 350.3-06 Seismic Design of Liquid-Containing Concrete Structures and Commentary及印度规范IS 1893 PART 2 做了这个TLD参数计算软件。该软件主要用于计算TLD的设计参数及相关参数敏感性分析。 Recently, I studied wind vibration control and …