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精细化动力学理论:土-结构相互作用中的主共振模态

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于第一阶模态主共振情况,弹性地基梁平均方程的极坐标形式可以写成:图5.9给出了第一阶模态主共振时弹性地基梁第一阶模态和第二阶模态的幅频响应曲线,其中f1=0.006。同时,由于非线性模态作用的影响,间接激发模态对弹性地基梁非线性响应有一定影响。图5.10弹性地基梁的平均方程的周期解分支图5.11弹性地基梁平均方程周期解的周期T图5.12给出了弹性地基梁的激励响应曲线,其中σ2=0.04。

精细化动力学理论:土-结构相互作用中的主共振模态

对于第一阶模态主共振情况(Ω≈ω1),弹性地基梁平均方程的极坐标形式可以写成:

图5.9给出了第一阶模态主共振时(Ω≈ω1)弹性地基梁第一阶模态和第二阶模态的幅频响应曲线,其中f1=0.006。可以看出弹性地基梁的非线性响应呈现出明显的硬化行为,并且幅频响应曲线存在较宽的多值区。同时,由于非线性模态作用的影响,间接激发模态对弹性地基梁非线性响应有一定影响。另一方面,可以看出幅频响应曲线的不稳定平衡解分支上存在两个不同的Hopf分岔点。

图5.9 弹性地基梁的幅频响应曲线(f1=0.006和Ω≈ω1)(www.xing528.com)

图5.10给出了平均方程从Hopf分岔点处衍生的周期解分支。可以看出这些Hopf分岔都为亚临界型。从HB1处开始的周期-1解(P-1)在PD1-PD3处经历一系列倍周期分岔。另一方面,随调谐参数σ2的减小,从HB2处开始的P-1解的极限环逐渐增大。最终,极限环与不稳定平衡解发生碰撞,从而导致相应的同宿轨道。图5.11给出平均方程周期解的周期T的变化过程,从中可以看出不稳定周期解的周期迅速增大并接近无穷。

图5.10 弹性地基梁的平均方程的周期解分支(f1=0.006和Ω≈ω1

图5.11 弹性地基梁平均方程周期解的周期T(f1=0.006和Ω≈ω1

图5.12给出了弹性地基梁的激励响应曲线,其中σ2=0.04。可以看出当外激励幅值f1在鞍结分岔点附近变化时,平均方程的平衡解可能失去或获得其稳定性,同时存在跳跃现象。而且,当外激励幅值f1从SN3处增大时,直接激发模态的幅值单调增大;当外激励幅值f1越过SN2处的鞍结分岔后继续增大,弹性地基梁间接激发模态的幅值则呈单调减小趋势。

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