Моделирование и исследование динамики высотных сооружений с гасителями колебаний

• Автор: Земцова, Ольга Григорьевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 166 с. : ил.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
РАЗДЕЛ 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЙ И ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ
1.1 Моделирование гасителей колебаний. Физические основы гашения колебаний
1.2 Методы моделирования линейных ДГК
1.3 Методы моделирования нелинейных гасителей колебаний
1.4 Моделирование взаимодействия зданий и оснований
1.5 Учет в математических моделях факторов внешних воздействий
1.6 Мировые примеры использования динамических гасителей колебаний
1.7 Прямые методы решения уравнения динамического равновесия
Выводы по разделу
РАЗДЕЛ 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЫСОТНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ГАСИТЕЛЯМИ КОЛЕБАНИЙ
2.1 Методы моделирования ветровых воздействий
2.1.1 Моделирование ветровых пульсаций тригонометрическим полиномом Фурье
2.1.2 Приближенное моделирование переменного ветрового потока
2.2 Формирование математических моделей высотных сооружений с использованием метода конечных элементов
2.2.1 Вывод матриц жесткости и сопротивления движению пространственного сжато-растянутого стержня в глобальной системе координат
2.2.2 Моделирование высотного сооружения с гасителем колебаний
2.3 Методы математического моделирования многостепенных гасителей линейно-угловых колебаний высотных сооружений

2.3.1 Направление исследований
2.3.2 Общие предпосылки к разработке методов
2.3.3 Моделирование маятникового гасителя колебаний для сооружений башенного типа
2.3.4 Методика снижения частоты колебаний маятникового гасителя колебаний
2.3.5 Методика оптимизации параметров маятникового подвеса
2.3.6 Моделирование точечного динамического гасителя пространственных колебаний
2.3.7 Моделирование динамического гасителя кольцевого типа
2.3.8 Моделирование двухмассового гасителя колебаний кольцевого типа
2.3.9 Объект интеллектуальной собственности - динамический гаситель кольцевого типа
2.4 Методика оптимизации многомассовых гасителей колебаний при гармоническом воздействии
2.4.1 Вводная часть
2.4.2 Замкнутое решение задачи оптимизации многомассовых гасителей колебаний
2.5 Метод математического моделирования вязкоупругого
основания высотного сооружения с гасителями колебаний
2.6 Методика решения динамических задач МКЭ
2.6.1 Дифференциальное уравнение динамического равновесия. Собственные формы и частоты
2.6.2 Численный метод решения уравнений динамического равновесия - метод смещенных разностей
Выводы по разделу
РАЗДЕЛ 3. РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА
ДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ВИДЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА
3.1 Описание программного комплекса

3.2 Программы численного моделирования конструкции МКЭ и решения задач динамики в системе компьютерной
математики Mathe ad
3.2.1 Моделирование вынужденных колебаний высотного
сооружения под действием ветровой нагрузки
3.2.2 Моделирование вынужденных колебаний с учетом
внутреннего демпфирования конструкции
3.2.3 Моделирование вынужденных колебаний с учетом
внутреннего демпфирования конструкции и работы
основания
3.2.4 Моделирование вынужденных колебаний системы «упругое основание - высотное сооружение - нелинейный гаситель»
3.3 Программа численного моделирования конструкции МКЭ и решения задач динамики с использованием специальных библиотек Matlab
Выводы по разделу
РАЗДЕЛ 4. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ
4.1 Вычислительные эксперименты с моделью «основание
сооружение - гаситель»
4.2 Вычислительные эксперименты по увеличению эффективности работы многомассовых гасителей
Выводы по разделу
РАЗДЕЛ 5. ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
5.1 Физическая модель сооружения
5.2 Физическая модель гасителя
5.3 Моделирование ветрового воздействия в физическом
эксперименте
5.4 Результаты физического эксперимента
Выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Библиографический список использованной литературы
Приложение А. Акты внедрения результатов

Новое принципиальное конструктивное решение динамического гасителя колебаний, в котором были устранены недостатки обыкновенного маятникового гасителя колебаний, было разработано под руководством Остроумова Б.В. в 1982г. и защищено авторским свидетельством на изобретение № 1063959 [90]. Это решение, позволяющее значительно сократить длину подвесок парциальной массы гасителя колебаний, предусматривает введение в конструкцию гасителя дополнительной массы, определенным образом размещенной относительно основной инерционной массы и соединенной с ней.
Гасители такого типа (т.н. «перевернутый маятник») установлены в монументе на Поклонной горе в г. Москве (рис. 1.11) для снижения интенсивности автоколебаний по первому тону собственных колебаний.
Рисунок 1.11- Монумент на поклонной горе в г. Москве
Динамический гаситель колебаний, в соответствии с этим конструктивным решением, состоит из инерционной массы в виде тора, подвешенной при помощи трех подвесок к конструкциям сооружений. Подвески крепятся к конструкциям сооружения и к инерционной массе шарнирно. Внутри основной инерционной массы гасителя поступательно может перемещаться дополнительная инерционная масса, шарнирно соединенная с опорной стойкой, которая, в свою очередь, шарнирно соединятся с конструкциями сооружений.
В г. Нью-Йорке (США) и г. Фениксе (США) построены небоскребы высотой в 520 метров. Железобетонный каркас супернебоскребов должен