动力基础频域分析

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1、第20卷第4期工程力学Vol.20No.42003年8月ENGINEERINGMECHANICSAug.2003文章编号：1000-4750(2003)04-0122-06动力基础频域响应分析侯兴民，廖振鹏，黄浩华(中国地震局工程力学研究所，黑龙江哈尔滨150080)摘要：利用刚性矩形基础动力阻抗矩阵的数值解答，在频域内分析了三向地震模拟台基础在简谐外荷载作用下的动力响应。论文同时给出了一种一般集中参数模型，以改善传统动力设计方法所采用的质量-弹簧-阻尼模型动力阻抗在整个频段上都是常数的不合理性。由于基础动力阻抗矩阵是外荷载激励频率的函数，采用更多参数的一般集中参数模型与

2、数值解答吻合精度更高。计算结果表明，论文提出的一般集中参数模型有望改进基础动力响应分析。关键词：基础动力响应；动力阻抗矩阵；一般集中参数模型；频域中图分类号：TU47文献标识码：ADYNAMICRESPONSEANALYSISOFFOUNDATIONINTHEFREQUENCYDOMAINHOUXing-min,LIAOZhen-peng,HUANGHao-hua(InstituteofEngineeringMechanics,ChinaSeismologicalBureau,Harbin150080,China)Abstract:Thedynamicresponseof

3、3-dimensionalshaking-tablefoundationtosteady-stateforcesisanalyzedbasedonthenumericalsimulationoftherigidrectangularfoundation.Agenerallumped-parametermodelispresentedtocorrecttheirrationalityoftraditionaldynamicfoundationdesignmethod,inwhichthespringstiffnessanddampingcoefficientsofthema

4、ss-spring-dampingmodelareconstantinthewholefrequencyband.Thegenerallumpedparametermodelintroducedinthispaperoffersmoreaccurateresultsthanthetraditionalmethodfordynamicstiffnessmatrixoffoundationisfrequency-dependent.Itisexpectedthatthegenerallumped-parametermodelwillimprovethedynamicfound

5、ationdesign.Keywords:dynamicresponseoffoundation;dynamicstiffnessmatrix;generallumped-parametermodel;frequencydomain1引言础动力响应计算中集中参数模型和有限元模型是应用最为广泛的两种模型。大量的实践表明，使用动力机器基础设计之目的在于限制基础的运这两种模型都可获得比较好的结果，但前提是：对动幅值以保证机器运行安全。分析机器基础在可能于集中参数模型，弹簧和阻尼参数要选取得当；对发生荷载作用下的动力反应是基础设计之关键。基于有限元模型，模型尺寸、边界处理和单元划

6、分等———————————————收稿日期：2002-02-24；修改日期：2002-05-17基金项目：地震科学联合基金资助项目(602009)；中国地震局“十五”重点项目子课题(2-15)作者简介：侯兴民(1970)，男，山东人，副研究员，硕士，从事土—结构动力相互作用研究；廖振鹏(1937)，男，四川人，中国工程院院士，主要从事地震工程和流—固动力相互作用数值模拟研究；黄浩华(1937)，男，江苏人，研究员，从事工程振动测量仪器设备的开发研究动力基础频域响应分析123要遵循一定的原则。无论在时域内还是在频域内，2刚性基础频域动力反应分析采用集中参数模型计算基础的动力

7、响应都比较简图1所示为位于半空间上的刚性矩形基础，它单。但是，传统采用的集中参数模型仅仅用一个弹具有六个空间自由度。基础的尺寸、坐标轴的正向簧和一个阻尼器来代替无界域，所以不能保证在整约定及外力如图所示。图中外力及其相应的运动都个频段上与基础动力阻抗矩阵一致，在某些频段误定义为稳态荷载作用下力和位移的傅立叶谱。当基差可能很大。解决这个问题的办法是引入更为一般础质心与其基底面的几何形心在同一竖线上时(比的集中参数模型，这种模型引入了更多参数，合理如矩形基础)，基础的振动可以分为如下的三种类定义这些待定参数数值就可以使模型在整个频