基于自驅(qū)動(dòng)機(jī)制雙足模型的人致結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析.pdf

1、行人活動(dòng)引起結(jié)構(gòu)超預(yù)期振動(dòng)是關(guān)系到結(jié)構(gòu)使用性與安全性的重要問(wèn)題。當(dāng)人的激勵(lì)頻率接近結(jié)構(gòu)頻率時(shí)，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(shí)結(jié)構(gòu)與人產(chǎn)生動(dòng)力共振相互作用。振動(dòng)測(cè)試表明人會(huì)影響結(jié)構(gòu)的頻率以及阻尼等動(dòng)力性能參數(shù)。目前針對(duì)結(jié)構(gòu)人致動(dòng)力特性的主要前沿研究是將人簡(jiǎn)化為具有集中質(zhì)量、剛度-阻尼腿的運(yùn)動(dòng)雙足模型，用于分析人致結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性。但該模型的穩(wěn)定性反饋機(jī)制還并不成熟，行人對(duì)于自身能量的變化過(guò)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?jiǎn)栴}。針對(duì)上述結(jié)構(gòu)人致振動(dòng)研究中存在的問(wèn)題，本文從理論和數(shù)值兩方面進(jìn)行深入研究，具體內(nèi)容如下:
　　(1)提出基于自驅(qū)動(dòng)機(jī)制的雙足行人-結(jié)構(gòu)豎向動(dòng)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(dòng)態(tài)人群環(huán)境。通過(guò)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(yùn)動(dòng)方程，研究了步行雙足人體對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)和動(dòng)力特性的影響并和已有研究結(jié)果進(jìn)行了比較。并對(duì)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(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響進(jìn)行了分析。
　　(2)基于社會(huì)力模型研究了運(yùn)動(dòng)雙足人群對(duì)結(jié)構(gòu)豎向動(dòng)力響應(yīng)以及動(dòng)力特性的影響，同時(shí)研究了人群密度變化對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)和動(dòng)力特性的影響。并基于人群均勻分布和同步運(yùn)動(dòng)假設(shè)提出了人群作用下結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的解析解，研究了人群規(guī)模變化對(duì)結(jié)構(gòu)豎向動(dòng)力響應(yīng)以及動(dòng)力特性的影響。
　　(3)提出了基于自驅(qū)動(dòng)機(jī)制的雙足人致結(jié)構(gòu)側(cè)向運(yùn)動(dòng)理論。通過(guò)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(yùn)動(dòng)方程，研究了雙足運(yùn)

4、動(dòng)人體對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)向動(dòng)力響應(yīng)和動(dòng)力特性的影響。并對(duì)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(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)向響應(yīng)和動(dòng)力特性的影響進(jìn)行了分析。
　　(4)基于社會(huì)力模型研究了運(yùn)動(dòng)雙足人群對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)向動(dòng)力響應(yīng)以及動(dòng)力特性的影響，同時(shí)研究了行人數(shù)量變化對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)向動(dòng)力響應(yīng)和動(dòng)力特性的影向。并基于人群均勻分布和同步運(yùn)動(dòng)假設(shè)提出了人群作用下結(jié)構(gòu)側(cè)向動(dòng)力特性的解析解，研究了人群規(guī)模變化對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)向動(dòng)力響應(yīng)以及動(dòng)力特性的影響，其對(duì)于解決工程實(shí)際問(wèn)題具有參