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第二阶模态主共振在土-结构相互作用中的精细动力学

更新时间:2025-01-15 工作计划 版权反馈
【摘要】:对于第二阶模态主共振情况,图7.11给出了自由-铰支桩基的幅频响应曲线,其中f2=0.004。总体而言,桩基的单模态响应呈现出明显的硬弹簧特性,并且在PE1处通过叉形分岔失去其稳定性,同时相应的两模态响应被激发。此外,两模态响应中存在两个不同的Hopf分岔,从而导致两模态解稳定性的转换。图7.10桩基的激励响应曲线图7.11桩基的幅频响应曲线图7.12给出了平均方程在σ2∈范围内周期解分支。在此区域内,间接激发模态明显影响桩基的非线性响应。

对于第二阶模态主共振情况(Ω≈ω2),图7.11给出了自由-铰支桩基的幅频响应曲线,其中f2=0.004。可以看出,桩基在外激励作用下呈现出更复杂的非线性动力学。总体而言,桩基的单模态响应呈现出明显的硬弹簧特性,并且在PE1处通过叉形分岔失去其稳定性,同时相应的两模态响应被激发。此外,两模态响应中存在两个不同的Hopf分岔,从而导致两模态解稳定性的转换。值得指出的是,当调谐参数σ2较大时,桩基的幅频响应曲线存在另外一个多值区。此时,间接激发模态的幅值远大于直接激发模态的幅值。因此,前者主导了桩基的非线性响应。

图7.10 桩基的激励响应曲线(σ2=0.045和Ω≈ω1

图7.11 桩基的幅频响应曲线(Ω≈ω2,f2=0.004)

图7.12给出了平均方程在σ2∈(-0.0395,-0.0338)范围内周期解分支。可以看出,从HB1衍生出稳定的周期解。因此,相应的Hopf分岔为超临界分岔。同时稳定的周期解在PD1处通过倍周期分岔失去其稳定性。另一方面,从HB2衍生出不稳定周期解与前面的周期解汇合,并且在PD2处存在另处一个倍周期分岔。(www.xing528.com)

图7.12 桩基平均方程的周期解分支(Ω≈ω2

图7.13 桩基的激励响应曲线(Ω≈ω2,σ2=0.2)

图7.13给出了桩基的激励响应曲线,其中调谐参数σ2=0.2。可以看出,桩基的单模态解在PE1处通过叉形分岔失去其稳定性,同时导致相应的两模态解。随着激励幅值f2的增大,两模态解在PE2处通过另外的叉形分岔转变为单模态解。因此,两模态解仅存在于特定的激励幅值区域。在此区域内,间接激发模态明显影响桩基的非线性响应。值得指出的是,两模态解在HB1处通过Hopf分岔失去稳定性,并在HB2处通过Hopf分岔重新获得其稳定性。

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