基于周期结构理论的框剪结构动力特性分析
本文选题：周期结构 切入点：框剪结构 出处：《北京交通大学》2017年硕士论文
【摘要】：由于对土地资源的有效利用,高层结构近年被广泛应用。高层结构可以看作是基本的楼层单元在竖向上叠加的一维周期结构。然而,从周期性的角度对高层结构进行分析却鲜有研究。固体物理学研究发现,声子晶体型周期结构具有独特的衰减域特性,衰减域范围内的弹性波不能在声子晶体中传播,但衰减域范围外的弹性波则可以在声子晶体中传播。受衰减域概念的启发,本文基于周期结构理论,对框剪结构的动力特性进行了系统分析。本文的主要研究内容包括:1.结合一项具体实际工程,采用有限元软件COMSOL Multiphysics建立了三维标准楼层单元,通过施加Floquet-Bloch周期边界条件,求解了该框剪结构的频散曲线。系统讨论了物理参数以及几何参数对框剪结构第一衰减域的影响,并进一步研究了结构配筋对衰减域的影响。2.利用有限元软件ANSYS,对一个五层框剪结构模型进行了模态分析,研究发现:在衰减域范围内不存在相应的振型与之对应,并且随着层数的增高,结构的特征频率越接近于衰减域的起始频率和截止频率。进一步对该五层框剪结构进行了频域响应分析,结果表明,在衰减域范围内的振动无法向上传播。3.利用ANSYS软件,对五层框架结构模型进行了时域响应分析,主要包括单频瞬态响应分析、地震波响应分析以及环境振动时程分析,从时域响应的角度对频域分析结果进行了验证。
[Abstract]:Due to the effective utilization of land resources, high-rise structures have been widely used in recent years. High-rise structures can be regarded as one-dimensional periodic structures superimposed by basic floor elements vertically. However, From the perspective of periodicity, it is found that the periodic structure of phononic crystal has a unique attenuation domain, and the elastic wave in the attenuation region can not propagate in the phonon crystal. However, elastic waves outside the range of attenuation can propagate in phononic crystals. Inspired by the concept of attenuation domain, this paper is based on the theory of periodic structure. The dynamic characteristics of frame shear structure are systematically analyzed. The main contents of this paper include: 1. Combining with a practical project, a three-dimensional standard floor element is established by using finite element software COMSOL Multiphysics, and the periodic boundary conditions of Floquet-Bloch are applied. The dispersion curve of the frame shear structure is solved, and the effects of physical and geometric parameters on the first attenuation region of the frame shear structure are systematically discussed. The influence of reinforcement on the attenuation domain is further studied. The modal analysis of a five-story frame-shear structure model is carried out by using the finite element software ANSYS. it is found that there is no corresponding vibration mode in the attenuation region. With the increase of the number of layers, the characteristic frequency of the structure is closer to the initial frequency and the cutoff frequency of the attenuation domain. The response of the five-story frame shear structure in frequency domain is further analyzed, and the results show that, The vibration in the attenuation region can not propagate upward. 3. The time-domain response analysis of the five-story frame structure model is carried out by using ANSYS software, which mainly includes single frequency transient response analysis, seismic wave response analysis and environmental vibration time history analysis. The frequency domain analysis results are verified from the point of view of time domain response.
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU973.16
【参考文献】
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，本文编号：1685889
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