地铁荷载下粉性土动力特性研究进展
粘性土的动力特性实验及数值模拟
粘性土的动力特性实验及数值模拟 戴文亭,陈 星,张弘强 吉林大学交通学院,长春 130025 摘要:使用产自日本的DT C-306型多功能电液伺服动态三轴仪,对粉质粘土进行动三轴试验。在试验提供的各种参数和数据的基础上,利用有限元程序A BA Q U S 建立动三轴试件的三维有限元模型,模拟在循环荷载作用下粉质粘土的动力变形特性;并通过与动三轴试验相关数据的大量对比分析,验证了模型的可靠性。然后在建立的三维有限元模型的基础上,进一步用数值模拟的方法研究了土体动力变形与各影响因素间的关系,得出如下结论:初始弹性模量、阻尼系数、受荷形式对土的塑性变形影响最大,应力幅值、围压、频率、加荷周数次之,加载波形的影响最小,不同波形对塑性变形的影响取决于荷载最大值时历时的长短。有限元数值模拟方法在一定程度上可以替代动三轴实验。 关键词:动三轴;循环荷载;动力特性;有限元法;数值模拟;粘性土 中图分类号:P642.11 文献标识码:A 文章编号:1671-5888(2008)05-0831-06 收稿日期:2008-03-07 基金项目:国家/8630项目(2007A A11Z114) 作者简介:戴文亭(1964)),男,江苏丰县人,副教授,博士,主要从事道路岩土工程方面的教学与研究工作,E -ma il:da-i w enting 64@163.co m 。 Experiment and Nu merical Simulation of Dynamic Behavior for Cohesive Soils DAI Wen -ting,CH EN Xing ,ZH A NG H ong -qiang Colleg e of Tr ansportation and Tr af f ic ,J ilin Univ er sity ,Ch angch un 130025,China Abstract:T he dy namic tr-i ax ial instr um ent of DT C -306m ade in Japan is used to make cy clic tr-i ax ial test o f silty clay under dy nam ical loading by lo ad control.On the basis o f various parameters and data offered fr om the test,utilizing comm on finite element procedur e ABAQUS to set up the three -d-i m ensio nal finite element mo del of the dy nam ic tr-i ax ial sam ple,the dynamical defor mation behavior o f silty clay under cy clic load is simulated.T hr oug h a lot of co ntrast analy sis to the dynamic tr-i ax ial test relation data,the r eliability of the m odel is validated.Then based on the finished three -dim ensional f-i nite element m odel,the relationship betw een dy namic deform ation and the influence factors is re -searched,and the results are as follo w s:the first im po rtant influential factors of so il plastic defo rmatio n ar e initial elastic modulus,damping facto r and ty pe of cy clic load,then the m ag nitude of cyclic lo ad,sur -r ounding stress,frequency and the number of cyclic times,and the m inimum influential facto r is type o f load w av e.T he numerical sim ulation method of finite elem ent can substitute the dynamic tr-i ax ial test to a certain ex tent. Key words:dynam ic tr-i ax ial test;cyclic load;dynamical behav io r;finite elem ent method;numer-i cal sim ulation;viscosity soil 第38卷 第5期 2008年9月 吉林大学学报(地球科学版) Jour nal of Jilin U niver sity(Ea rth Science Editio n) Vo l.38 No.5 Sep.2008
土动力学
《土动力学》课程教学大纲 课程编号：033027 学分：2.0 总学时：34+18（上机） 大纲执笔人：杨德生大纲审核人：高彦斌 本课程有配套实验课031157《土动力学实验》，0学分，13（0.75周）学时。 一、课程性质与目的 《土动力学》是地质工程专业的专业课程，为必选课。 其主要教学目的为：让学生掌握土动力学基本理论（包括振动理论、波动理论）、土的动力特性、地震区的场地评价方法、砂土液化评价方法、动力基础设计方法、地基基础的抗震设计、地基土动力参数测试及桩基动力测试的基本理论及实验技能。 二、课程基本要求 使学生掌握振动理论、波动理论的基本方法，了解土的动力特性，掌握地震区场地评价方法，了解砂土液化的基本概念及评价方法和处理措施，掌握基础振动分析方法并能够进行动力基础的设计，掌握地基基础的抗震强度验算方法以及抗震措施，掌握一些基本的实验方法如：地基土动力参数的测试、基础动力测试、桩基础动力检测等。 三、课程基本内容 （一）绪论 了解土动力学的必要性和重要性，了解土动力学的目的的要求，介绍土动力学的发展趋势。 （二）振动理论 着重讲解质点振动理论及其在土动力学中的应用。 （三）波动理论 讲授波在无限长度杆件、有限长度杆件中的传递理论及在弹性半空间体中的传递理论。着重讲解利用波动理论推导共振柱法及桩基动力检测的基本公式，讲解共振柱法及桩基动力检测的实验过程及资料分析。 掌握共振柱法及桩基动力检测的基本实验技能。 （四）土的动力特性 讲授土的动力特性及其非线性关系的基本理论，讲解室内实验（动三轴、共振柱试验）及野外试验（波速法）实验过程及资料分析方法。 掌握土的动力特性非线性关系的分析方法及野外试验（波速法）的基本实验技能。 （五）地震区的场地评价 讲授地震区的场地评价的基本方法及场地地震反应分析法，简要介绍地震小区划分的基本要领及国内外的进展情况。 掌握地震区的场地评价的基本方法（包括场地的分类、液化场地判别的各种方法）。 （六）砂土液化
大同地区粉土的动力特性试验研究
大同地区粉土的动力特性试验研究 王绪锋1,2，张伟1,2，孙爱华3 1.河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，南京（210098） 2.河海大学岩土工程科学研究所，南京（210098） 3.山东省莱州市胶东地区引黄调水工程建设管理局，山东莱州（261400） E-mail: wangxufeng013@https://www.360docs.net/doc/9011995146.html, 摘要：通过对大同地区代表性的粉土进行室内的共振柱试验及动三轴试验研究了本地区土的动力特性和土在振动过程中孔隙水的发展规律,重点把粉土的共振柱试验结果与Seed和Idriss建议的砂土及饱和粘土的剪切模量比G/Gγ曲线和阻尼比λ~γ曲线的变化范围进行对比,结果表明:粉土的剪模量比要比饱和砂土的大,其阻尼比小于砂土的阻尼比;粉土的抗液化强度与液化振次之间的关系可用乘幂函数来表示,其振动孔隙水压力的发展规律可以用二次抛物线拟合;结合本地区的工程实践经验，同时为工程的设计、施工提供了参考。 关键词：动剪模量；阻尼比；液化强度；振动孔隙水压力 1. 引言 粉土作为一种特殊性质的土,介于砂土和粘性土之间,也是很容易发生液化的。如1975 年海城地震和1976年唐山地震后, 现场调查资料表明在下辽河盘锦地区和天津沿海地区发生了大面积的粉土液化喷出现象[1]。在国外，Lee和Fitton、Gupta和Gangadhyay[2]先后提出了粘粒和粉粒对动强度的影响。在国内, 阮永芬、巫志辉等[3]通过振动三轴仪试验探讨了饱和粉土的动力特性受不同因素影响的变化规律; 黄博、陈云敏等[4]通过共振柱和动三轴试验研究了粉土在不同地震震动级下的临界剪应变变化的范围和均值; 王翠莲、史三元[5]通过对同一场地的原状土样和扰动土样的室内动三轴试验分析, 发现扰动对饱和粉土的动模量有很大影响, 提出了几种措施以减少土样的扰动影响。但缺乏更深入的研究, 因此对粉土液化特性和判别方法等研究课题逐渐引起了人们的重视。本文结合大同地区粉土进行了系列分析, 得出了一些具有规律性的结果。 2. 试验土样和试验方法 2.1 试样 试验所用土样为扰动的粉土样,根据现场土性条件制备，为使试验土样有广泛代表性,取样地域比较广，其中物理力学指标如表1，其中共振柱试验试样直径50mm，高100mm，在各向等压力下固结；动三轴试验试样直径39.1mm，高80mm，不等向固结。 表1 试验土样的物理力学指标 天然含水量（%）ρd G s I p I l 12.5 1.42 2.64 8.61 3.54 2.2试验仪器和试验方法 本试验采用DTC-158型共振柱仪，共振柱试验是在一定湿度、密度和应力条件下的土柱上,施加纵向振动,并逐级改变驱动频率,测出土柱的共振频率,再切断动力,测记出振动衰减曲线。然后根据这个振动频率以及试样的几何尺寸和端部限制条件,计算出试样的动模量,根
车辆动力学概述
车辆动力学概述 回顾车辆动力学的发展历史，揭示车辆动力学研究内容及未来发展趋势，对车辆特性和设计方法也作了简要介绍。 1.历史发展 车辆动力学是近代发展起来的一门新兴学科。其发展历史可追溯到100多年前[1]，直到20世纪30年代初人们才开始注意车轮摆振问题等；而后一直到1952年间，人们通过不断研究，定义了不足转向和过度转向，建立了简单的两自由度操纵动力学方程，开始进行有关行驶平顺性研究并建立了K2试验台，提出了“平稳行驶”概念，引入前独立悬架等；1952年以后，人们扩展了操纵动力学分析，开始采用随机振动理论对行驶平顺性进行性能预测，理论和试验两方面对动力学的发展也起了很大作用。然而，在新车型的设计开发中，汽车制造商仍然需要依赖于具有丰富测试经验与高超主观评价技能的工程师队伍，实际测试和主观评价在车辆开发中还有不可替代的作用。 2.研究内容 严格地说，车辆动力学是研究所有与车辆系统运动有关的学科。它涉及范围很广，除了影响车辆纵向运动及其子系统的动力学响应（纵向动力学）外，还有行驶动力学和操纵动力学。人们长期以来习惯按纵向、垂向和横向分别独立研究车辆动力学问题，而实际情况是车辆同时受到三个方向的输入激励且各个方向运动响应特性相互作用、相互耦合。随着功能强大的计算机技术和动力学分析软件的发展，我们已经有能力将三个方向的动力学问题结合起来进行研究。 纵向动力学研究车辆直线运动及其控制的问题，主要是车辆沿前进方向的受力与其运动的关系，按工况不同分为驱动动力学和制动动力学两大部分。与行驶动力学有关的主要性能及参数包括悬架工作行程、乘坐舒适性、车体的姿态控制及轮胎动载荷的控制等；而行驶动力学研究的首要问题是建立考虑悬架特性在内的车辆动力学模型。操纵动力学内容相当丰富，轮胎在其中起着相当重要的作用；通常操纵动力学研究范围分为三个区域，即线性域、非线性域和非线性联合工况。 3.车辆特性和设计方法
第四章 旋转机械的动力学特性
第四章旋转机械的动力学特性机械系统动力学 第四章旋转机械的动力学特性 旋转机械 的 动力学特性 第四章旋转机械的动力学特性第四章第四章转子动力学的任务和内容 第四章临界转速critical speed
第四章转子系统临界转速的概念 中经过某一转速附近时，支撑系统经常会发生剧烈振动 第四章旋转机械的动力学特性 由于材料、工艺等因素使圆盘的质心偏离轴线，偏心距为e 。当转子以等角速度ω自转时，偏心引起的离心惯性力将使轴弯曲，产生动挠度。 转子的临界转速 第四章旋转机械的动力学特性第四章旋转机械的动力学特性 第四章旋转机械的动力学特性第四章旋转机械的动力学特性
第四章旋转机械的动力学特性 可见，这时质心的坐标为（0，0）。质心C 与旋转中心O 1重合，圆盘和弯曲的轴都绕着质心C 旋转。自动定心现象 第四章旋转机械的动力学特性 第四章转机械的动力学特性 单转子的临界转速和振型 多自由度转子有多个临界转速和相应的振型 第四章支承刚度对临界转速的影响 支承刚度对临界转速的影响，在不同支承刚度范围内是很不同的。 第四章学特回转效应对临界转速的影响 回转效应是旋转物体惯性的表现，它增加轴此圆盘轴线方向不变，没有回转效应 此圆盘轴线方向变化，回转效应增加轴的刚性 第四章械的动力学特性 高压转子中压转子低压转子发电机转子 多跨转子轴系由高压转子、中压转子、低压转子和发电机转子组成。 全长30余米，共 。
第四章力学特多转子轴系的临界转速和振型 200MW 高压转子中压转子 低压转子 发电机转子 轴系各阶振型中，一般有一个转子起主导作用第四章旋转机械的动力学特性 多转子轴系的固有频率和振型 第四章200MW 汽轮发电机组轴系 第四章第四章转子的不平衡响应 对不平衡不敏感。不敏感转子 阻尼小阻尼大第四章转子的稳定性stability 对称 第四章旋转机械的动力学特性 产生的稳定的周期性振动,叫自激振动。
运动学、静力学、动力学概念
运动学、静力学、动力学概念 运动学运动学是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，通常不考虑力和质量等因素的影响。至于物体的运动和力的关系，则是动力学的研究课题。 用几何方法描述物体的运动必须确定一个参照系，因此，单纯从运动学的观点看，对任何运动的描述都是相对的。这里，运动的相对性是指经典力学范畴内的，即在不同的参照系中时间和空间的量度相同，和参照系的运动无关。不过当物体的速度接近光速时，时间和空间的量度就同参照系有关了。这里的“运动”指机械运动，即物体位置的改变；所谓“从几何的角度”是指不涉及物体本身的物理性质（如质量等）和加在物体上的力。 运动学主要研究点和刚体的运动规律。点是指没有大小和质量、在空间占据一定位置的几何点。刚体是没有质量、不变形、但有一定形状、占据空间一定位置的形体。运动学包括点的运动学和刚体运动学两部分。掌握了这两类运动，才可能进一步研究变形体（弹性体、流体等）的运动。 在变形体研究中，须把物体中微团的刚性位移和应变分开。点的运动学研究点的运动方程、轨迹、位移、速度、加速度等运动特征，这些都随所选的参考系不同而异；而刚体运动学还要研究刚体本身的转动过程、角速度、角加速度等更复杂些的运动特征。刚体运动按运动的特性又可分为：刚体的平动、刚体定轴转动、刚体平面运动、刚体定点转动和刚体一般运动。 运动学为动力学、机械原理（机械学）提供理论基础，也包含有自然科学和工程技术很多学科所必需的基本知识。 运动学的发展历史 运动学在发展的初期，从属于动力学，随着动力学而发展。古代，人们通过对地面物体和天体运动的观察，逐渐形成了物体在空间中位置的变化和时间的概念。中国战国时期在《墨经》中已有关于运动和时间先后的描述。亚里士多德在《物理学》中讨论了落体运动和圆运动，已有了速度的概念。 伽利略发现了等加速直线运动中，距离与时间二次方成正比的规律，建立了加速度的概念。在对弹射体运动的研究中，他得出抛物线轨迹，并建立了运动（或速度）合成的平行四边形法则，伽利略为点的运动学奠定了基础。在此基础上，惠更斯在对摆的运动和牛顿在对天体运动的研究中，各自独立地提出了离心力的概念，从而发现了向心加速度与速度的二次方成正比、同半径成反比的规律。
《土动力学实验》
《土动力学实验》课程教学大纲 课程编号：031157 学分：0 周数：0.75周 大纲执笔人：黄茂松大纲审核人：李镜培 说明：《土动力学实验》是033027《土动力学》及031349《土动力学与基础抗震》课程的实验部分，该课程有课号、有学时、无学分。 一、实验性质与目的 《土动力学实验》是土木工程专业的实践环节课程。 其主要教学目的为：使学生了解土的动力特性，掌握地震区场地评价方法，了解砂土液化的基本概念及评价方法和处理措施，掌握基础振动分析方法并能够进行动力基础的设计，掌握地基基础的抗震强度验算方法以及抗震措施，掌握一些基本的实验方法如：地基土动力参数的测试、基础动力测试、桩基础动力检测等。 二、课程面向专业 土木工程专业 三、实验基本要求 1．通过实验掌握振动理论以及波动理论中的有关知识； 2．通过实验掌握波速测试的方法； 3．通过实验掌握激振法测试地基土动力特性参数的操作与数据处理。 四、实验教学基本内容 1．振动模型实验：对一质量－弹簧－阻尼体系激振，采集振动信号，采用质量－弹簧－阻尼体系振动理论分析振动数据。 2．波动模型实验：对一杆件的杆端进行激振，采集振动信号，采用应力波在一维杆件中的传播方程对数据进行处理。 3．波速测试现场实验：采用跨孔法测试地基土的剪切波波速。 4．激振法现场实验：采用竖向强迫激振法测试地基土的抗压刚度系数。 五、实验内容和主要仪器设备与器材配置
六、实验预习和实验报告的要求、考核方式 学生应当在实验以前掌握与实验有关的各方面的知识，如理论方面、操作方面、数据处理方面、工程应用方面。实验结束后编写实验报告，实验报告中要包括上面提到的四方面的内容。考核方式包括以下几个方面：1、实验操作；2、数据处理；3、报告编写。 七、学时分配 八、教材、实验指导书与主要参考书 教材： 《土动力学》，自编教材。 主要参考书： 《土与基础振动》，F.E Richart,Jr.U .S .A。 《土动力学》，Dao U.S.A浙江大学翻译。 实验指导书名称： 《土动力学基础》
土动力学
1. 饱和砂土的动力特性研究综述 各国学者从不同的方向对土动力学进行了深入研究。这些研究的主要内容包括：土的动力特性和本构关系，地震液化势与地面破坏，动土压力和挡土结构的抗震设计，土一结构动力相互作用，土坡和土坝的抗震稳定性，周期或瞬态荷载作用下的变形和强度问题等方面。其中，土的动力变形和强度特性及本构关系模型是土动力学研究的基本问题。 饱和砂土在动载(如地震荷载、爆炸荷载、振动荷载等)作用下液化问题是防灾减灾领域中重要的研究内容。建立系统研究饱和砂土在爆炸、地震和振动荷载下的动力特性及变形预测，无论是防御和减轻爆炸、天然地震及有源振动所产生的灾害，还是解决生产设计所面临的实际问题及土动力学的发展均是具有重要理论和实际意义的问题。 饱和沙土的动力本构模型它们大致可以分为两大类，即基于粘弹性理论的模型和基于弹塑性理论的模型。 和砂土的动强度 和砂土的液化特性 2.第11届国际土动力学和地震工程会议及第13届世界地震工程会议砂土液化研究综述 孙锐袁晓铭 液化特性 液化判别 液化大变形 3. 土-结构动力相互作用研究综述 前言 地震时土体与结构的相互作用是一个普遍存在的问题。土-结构物的动力相互作用问题，是一个涉及到土动力学、结构动力学、非线性振动理论、地震工程学、岩土及结构抗震工程学、计算力学及计算机技术等众多学科的交叉性研究课题，也是一个涉及到非线性、大变形、接触面、局部不连续等当代力学领域众多理论与技术热点的前沿性研究课题。随着科学计算技术的迅猛发展和实验手段的不断改进，重大和复杂体系工程的不断建造，促进了土与结构动力相互作用的深入研究，几十年来一直引起国内外的广泛重视和研究。1964 年日本新泻地震、1976年我国唐山地震、1985年墨西哥地震和等许多实践课题促进了这门学科的迅速发展，1995年日本神户大地震、1999年土耳其地震和中国台湾地震［1］等使土动力学和土与结构动力相互作用的研究达到了一个新的高潮，取得了丰硕的成果。 4.地震作用下土一结构动力相互作用研究综述 土一结构动力相互作用问题是结构动力学与土动力学相结合，新近发展起来的交叉学科。在地震荷载作用下，土的存在将导致自由场的地表运动不同于下卧基岩面的运动，而结构的存在也影响基础底面的运动。 现有的抗震计算理论大多采用刚性地基的假定，即假定地震时建筑物基础的运动与其邻近自由场地一致。然而在实际地震时，上部结构的惯性力通过基础反馈给地基，致使地基发生局部变形。如果这部分变形比由地震波产生的地基变形小得多，则上述假定是合理的。否则，由于基础相对于地基的平移和转动，将使上部结构的实际运动和按刚性地基假定计算的结果之间产生较大差别。因此，对于处在柔性地基上的刚性建筑物，在计算地震反应时考虑地基与结构的动力相互作用是很必要的。
对粉土特性及划分方法的探索
对粉土特性及划分方法的探索 摘要：本文着重分析了粉土的一些物理特性，对其上、下界限的区分与判别，通过新的探索和尝试来不断完善对粉土的认识。？？？？？ 关键词：饱水固结剪切液化含水量重度剪应力内摩擦角筛分法 1、前言 近些年来，由于公路行业日新月异的发展，各方在工程勘察领域对砂土和粘性土的力学性质进行了较多的理论和实践方面的研究。但是，对其间的过渡土，即粉土的力学性质的研究却很少，对其上、下界限的划分，野外鉴定与室内分析常出现明显的差异。在岩土工程中，土的强度指标是十分重要的设计参数，对确定地基承载力、土坡稳定、设计挡土结构物等都有直接的关系，影响工程的安全性和经济性。所以，对力学性质有较大差异的砂土、粉性土与粉土鉴别划分的准确与否，将直接影响土的强度的确定，进而影响下一步基础设计工作的顺利进行。 因此，本文着重分析了粉土的力学性质及其影响因素，对实践工作中粉土与砂土、粘性土的准确区分和判别，现场工作和室内土工试验的方法进行了新的探索和尝试，以期不断完善对粉土这类有独特个性土的认识。 2、粉土的特殊性及分类依据 在现行的行业规范中，进行地基土分类时，碎石土以下只承认两类：砂土与粘性土。在后来多年的研究成果和工程实践经验总结的基础上，人们发现有一种介于砂土和粘性土之间的土，它与粘性土以Ip=10为界（Ip为塑性指数），而又以粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%与砂土为界，其粒度成分中0.05～0.10mm与0.005～0.05mm的粒组占绝大多数，水与土粒之间的作用明显异于粘性土和砂土，而其他特性（塑性、压缩、抗剪强度、可夯性、可加固性等）也既不同于粘性土，又有别于砂土。 因此，这类具有独特个性的土，单独划出一类，并定名为粉土。 3、粉土的力学性质 粉土中的粉粒对工程性质起着控制作用，其粒径一般在0.05～0.005mm之间，多由含量超过60%的石英、云母组成，表面活动性弱，但有一定的结构性。大量实验证明：非饱和状态的粉土毛细现象活跃，如毛细压力会使粉土产生假塑性，引起土的塑性指数增大。粉土中的粘粒较少，一般低于15%，在粒间只起联结作用。它既不同于砂类土，又异于粘性土。当粉土受到剪切时，其颗粒运动是一个滚过一个并互相滑动的，不是像通常粘土那样形成一个破坏面，而是形成一个破坏带。当颗粒互相滑动时，需克服滑动磨擦力。在剪切过程中，颗粒部分抬高，然后，一个从另一个颗粒之上转动，落入颗粒间的孔隙中，再抬高，再转动，
运动学、静力学、动力学概念
运动学、静力学、动力学概念 运动学 运动学是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，通常不考虑力和质量等因素的影响。至于物体的运动和力的关系，则是动力学的研究课题。 用几何方法描述物体的运动必须确定一个参照系，因此，单纯从运动学的观点看，对任何运动的描述都是相对的。这里，运动的相对性是指经典力学范畴内的，即在不同的参照系中时间和空间的量度相同，和参照系的运动无关。不过当物体的速度接近光速时，时间和空间的量度就同参照系有关了。这里的“运动”指机械运动，即物体位置的改变；所谓“从几何的角度”是指不涉及物体本身的物理性质(如质量等)和加在物体上的力。 运动学主要研究点和刚体的运动规律。点是指没有大小和质量、在空间占据一定位置的几何点。刚体是没有质量、不变形、但有一定形状、占据空间一定位置的形体。运动学包括点的运动学和刚体运动学两部分。掌握了这两类运动，才可能进一步研究变形体(弹性体、流体等)的运动。 在变形体研究中，须把物体中微团的刚性位移和应变分开。点的运动学研究点的运动方程、轨迹、位移、速度、加速度等运动特征，这些都随所选的参考系不同而异；而刚体运动学还要研究刚体本身的转动过程、角速度、角加速度等更复杂些的运动特征。刚体运动按运动的特性又可分为：刚体的平动、刚体定轴转动、刚体平面运动、刚体定点转动和刚体一般运动。 运动学为动力学、机械原理(机械学)提供理论基础，也包含有自然科学和工程技术很多学科所必需的基本知识。 运动学的发展历史 运动学在发展的初期，从属于动力学，随着动力学而发展。古代，人们通过对地面物体和天体运动的观察，逐渐形成了物体在空间中位置的变化和时间的概念。中国战国时期在《墨经》中已有关于运动和时间先后的描述。亚里士多德在《物理学》中讨论了落体运动和圆运动，已有了速度的概念。
ADAMS软件在汽车前悬架-转向系统运动学及动力学分析中的应用上课讲义
ADAMS软件在汽车前悬架－转向系统 运动学及动力学分析中的应用 尤瑞金 北京吉普汽车有限公司 摘要:本文介绍利用国际上著名的ADAMS软件对工程上多刚体系统进行运动学和动力学分析的 方法,并用这一方法模拟了某货车悬架-转向系统的运动学及动力学特性,研究开发了前、后处理专 用程序，使该软件适用于车辆系 统，并得出了许多具有工程意义的结果。 主题词：汽车总布置－计算机辅助设计县架转向系 一、前言 汽车悬架和转向的动学及动力学分析是汽车总布置设计、运动校核的重要内容之一， 也是研究平顺性、操纵稳定性等汽车性能的基础。由于汽车前悬架一转向系统是比较复杂的空间机构，特别是前独立悬架，一般多设计成主销内倾和后倾，并且控制臂轴也大多倾斜布置。这些就给运动学、动力学分析带来较大困难。过去多用简化条件下的图解法一般的分析计算法进行分析计算。所得的结果误差较大，并且费时费力。近年来，随着计算机技术和计算方法的不断提高，国外研制了IMP、ADAMS及DAMN等很多专用程序，用于车辆运动学及 动力学分析。 本文是在消化吸收引进的ADAMS软件过程中，结合汽车设计，解决运动学及动力学问题，从而提高设计质量。 二、ADAMS软件概述 ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，即机械系统动力学自动化分析软件包）是由美国机械动力公司开发的。由于该软件采用的比较先进的计算方法，大大地缩短了计算时间，其精确度也相当高，因上，被广泛应用于机械设计的各个领域。 1.ADAMS软件功能如下： 一般ADAMS分析功能如下: （1）可有效地分析三维机构的运动与力。例如可以利用ADAMS来模拟作用在轮胎上的垂直、转向、陀螺效应、牵引与制动、力与力矩；还可应用ADAMS进行整个车辆或悬架系统道路操纵性的研究。 （2）利用ADAMS可模拟大位移的系统。ADAMS很容易处理这种模型的非线性方程， 而且可进行线性近似。 （3）可分析运动学静定（对于非完整的束或速度约束一般情况的零自由度）系统。 （4）对于一个或多外自由度机构，ADAMS可完成某一时间上的静力学分析或某一时 间间隔内的静力学分析。
土动力学试验测试方法简介
土动力学试验测试方法简介 摘要：本文针对土动力学特征主要介绍了振动三轴试验方法的原理、试验仪器 及发展概况，同时对几种试验方法简单对比，并对DDS-70型动三轴仪试验方法 与计算原理进行了详细阐述。 关键词：动三轴：剪切模量：阻尼比 1 振动三轴试验基本原理 三轴试验分为静三轴与动三轴两种。静三轴试验是在三向静应力作用下，根 据摩尔-库仑破坏准则确定土的强度参数凝聚力与内摩擦角。动三轴与静三轴不同，属于土的动态测试内容，是室内进行土的动力特性测定时较普遍采用的一种方法，被用来测定土在三向动应力作用下的动力特性指标。 土的动力特性主要指变形特性和强度特性。变形特性即动应力—应变关系； 强度关系除了土的一般动强度外，还包括可液化土的振动液化强度。土体动态测 试技术，直接影响土动力学特性研究和土体动力分析计算的发展，起着正确揭示 土的动力特性规律和完善分析计算理论的重要作用，是土动力学发展的基础。在 室内进行土的动力特性试验，主要包括两方面的内容：一是土的动强度，用以分 析大变形条件下地基和结构物的稳定性，特别是砂土的振动液化问题；一是确定 剪切模量和阻尼比，用于计算在小变形的条件下土体在一定范围内的位移、速度、加速度和应力随时间的变化。 2 试验仪器与发展概况 振动三轴仪一般包括压力室、激振设备和量测设备三个系统。在量测设备方面，一般采用电测设备，即将动力作用下的动孔隙水压力、动变形和动应力的变 化纪录，通过传感器转换成电量或电参数的变化，在经过放大，推动光电示波器 的振子偏转，引起光点移动，并在紫外线滤光纸带上分别记录。振动三轴仪的激 振设备，根据产生激振力方式不同，可以分为电-磁激震式、惯性激振式和电-气 激振式等类型。每种类型又可分为单向激振和双向激振两种。 1959年，我国水电部水利水电科学研究院开始利用加在试件上端重量的惯性 作用产生的轴向振动应力研制单向振动三轴仪。1964年，中国科学院工程力学研 究所制成电磁式单向激振式三轴仪，研究土体变形模量和阻尼问题。1975年，安 徽水利科学研究所试制惯性力双向激振式振动三轴仪。1976年，由北京市地形地 质勘测处和北京市科学仪器修配厂等单位合作。制成DSZ-100型振动三轴仪。1976年，西北农学院研制电气单向激振式三轴仪和气动双向激振式三轴仪。中国 地震局工程力学研究所在1982年首先研制成了固定一自由端GZ一1型共振柱仪，后来又不断改进。1999年，为了对深层大应力状态下黄土试样和黄土层下覆强风 化岩层进行动三轴试验，中国地震局兰州地震研究所与天水红山试验机有限公司 共同研制了20 kN动三轴试验机。近年来，北京新技术应用研究所为很多科研单 位和院校试制了一批电磁式振动三轴仪，采用微机控制和数据处理。南京工业大 学岩土工程研究所近年也自行研制了GZ一1型共振（自振）柱仪。振动三轴仪 在国外发展较早，目前应用最广的就是英国GDS公司研制生产了采用电机控制并 双向施加动荷载动三轴试验系统。 3 试验方法概述 实验室测定土的动模量和阻尼比已有很多的研究成果，己成为较成熟的技术
渤海海域软表层土的动力特性
第３５卷第７期一一一一一一一一一一一哈一尔一滨一工一程一大一学一学一报一一一一一一一 一一一Ｖｏｌ．３５?．７ ２０１４年７月一一一一一一一一一一ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ一一一一一一一一一一一Ｊｕｌ．２０１４渤海海域软表层土的动力特性 荣棉水１，２，李小军２ （１．中国地震局地壳应力研究所地壳动力学重点实验室，北京１０００８５；２．中国地震局地球物理研究所，北京１０００８１）摘一要：为深入研究渤海海域软表层土的动力特性，在渤海海域多个钻孔钻探取样的基础上，研究了其软表层土的工程物理性质三利用振动三轴试验仪进行了一系列不排水动力试验，分析了渤海软表层土在动荷载作用下的动剪切模量比二阻尼比变化特征，并与陆域同等埋深软弱土进行了对比三利用Ｈａｒｄｉｎ?Ｄｒｎｅｖｉｃｈ模型二Ｄａｖｉｄｅｎｋｏｖ模型等开展了软土非线性动力本构关系研究三研究结果表明：在类似埋深条件下的陆域软弱土与海域软表层土动力特性有明显差异；Ｄａｖｉｄｅｎｋ?ｏｖ模型对陆域与海域软弱土动剪切模量比曲线的拟合效果优于Ｈａｒｄｉｎ?Ｄｒｎｅｖｉｃｈ模型三 关键词：海域软表层土；动力特性；动剪切模量比；阻尼比；Ｈａｒｄｉｎ?Ｄｒｎｅｖｉｃｈ模型；Ｄａｖｉｄｅｎｋｏｖ模型；本构关系 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６?７０４３．２０１３０４０５３ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｏｉ／１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６?７０４３．２０１３０４０５３．ｈｔｍｌ 中图分类号：Ｐ３１５一文献标志码：Ａ一文章编号：１００６?７０４３（２０１４）０７?０８３３?０６ＴｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｆｔｔｏｐｓｏｉｌｉｎｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａａｒｅａ ＲＯＮＧＭｉａｎｓｈｕｉ１，２，ＬＩＸｉａｏｊｕｎ２ （１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｒｕｓｔａｌＤｙｎａｍｉｃｓ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｒｕｓｔａｌＤｙｎａｍｉｃｓ，ＣｈｉｎａＥａｒｔｈｑｕａｋｅＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８５，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎａＥａｒｔｈｑｕａｋｅＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｂｅｔｔｅｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｆｔｔｏｐｓｏｉｌｉｎｓｅａａｒｅａｓ，ｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐ?ｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｏｆｔｔｏｐｓｏｉｌｉｎｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｄｒｉｌｌｉｎｇｓａｍｐｌｅｓｏｆｔｈｅｂｏｒｅｈｏｌｅｓｉｎｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａａｒｅａ．Ａｓｅｒｉｅｓｏｆｕｎｄｒａｉｎｅｄｄｙｎａｍｉｃｔｅｓｔｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｕｓｉｎｇａｄｙｎａｍｉｃｔｒｉａｘｉａｌｔｅｓｔａｐｐａｒａｔｕｓ．ＴｈｅｃｈａｎｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓｒａｔｉｏａｎｄｔｈｅｄａｍｐｉｎｇｒａｔｉｏｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｓｆｏｒｓｏｆｔｔｏｐｓｏｉｌｉｎｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａａｒｅａｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒ?ｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｏｆｔｓｏｉｌａｔｔｈｅｓａｍｅｂｕｒｉａｌｄｅｐｔｈｉｎｔｈｅｍａｉｎｌａｎｄ．ＴｈｅＨａｒｄｉｎ?ＤｒｎｅｖｉｃｈｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅＤａｖｉｄｅｎｋｏｖｍｏｄｅｌｅｔｃ．ｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｏｆｔｓｏｉｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｓｏｉｌｄｙ?ｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｅｘｉｓｔｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｏｆｔｓｏｉｌｏｎｌａｎｄａｎｄｔｈｅｓｏｆｔｔｏｐｓｏｉｌｉｎｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａａｒｅａｕｎｄｅｒｓｉｍｉｌａｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｂｕｒｉａｌｄｅｐｔｈ．ＴｈｅＤａｖｉｄｅｎｋｏｖｍｏｄｅｌｃａｎｆｉｔｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓｒａｔｉｏｃｕｒｖｅｓｏｆｂｏｔｈｔｈｅｓｏｆｔｓｏｉｌｏｎｌａｎｄａｎｄｔｈｅｓｏｆｔｔｏｐｓｏｉｌｉｎｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａａｒｅａｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈｅＨａｒｄｉｎ?Ｄｒｎｅｖｉｃｈｍｏｄｅｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｆｔｔｏｐｓｏｉｌｉｎｓｅａａｒｅａ；ｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｄｙｎａｍｉｃｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓｒａｔｉｏ；ｄａｍｐｉｎｇｒａｔｉｏ；Ｈａｒｄｉｎ?Ｄｒｎｅｖｉｃｈｍｏｄｅｌ；Ｄａｖｉｄｅｎｋｏｖｍｏｄｅｌ；ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｒｅｌａｔｉｏｎ收稿日期：２０１３?０４?１５．网络出版时间：２０１４?０５?１３１６：５０． 基金项目：国家自然科学基金重大研究计划资助项目（９１２１５３０１）；国 家自然科学基金青年资助项目（５１２０８４７４）；国家９７３计划 资助项目（２０１１ＣＢ０１３６０１）；中央公益型院所基本业务专 项基金资助项目（ＺＤＪ２０１４?０７）． 作者简介：荣棉水（１９８２?），男，高级工程师，博士研究生； 李小军（１９６５?），男，研究员，博士生导师． 通信作者：李小军，Ｅ?ｍａｉｌ：ｂｅｅｒｌｉ＠ｖｉｐ．ｓｉｎａ．ｃｏｍ．一一渤海海底蕴藏着丰富的石油二天然气矿产资源，其海域范围内海洋平台二跨海桥隧二港湾工程的不断 兴建，为进一步研究海域土体的动力特性提出了迫 切的要求三海域土体的动力特性与陆域土体有一定差别，主要原因是沉积环境二组成成分及天然固结状态等条件的不同，使得海洋土的物理性质及其工程特性与陆地土存在较大的差异三另外由于经受巨大自重二小波浪的长期作用和暴风巨浪二地震等非常环境荷载的瞬间作用，海床土体处于复杂的应力状态［１］三此外，相对于陆域土体，海域土体动力特性的研究开展得很少三渤海海域的海底软表层土强度很低，工程物理
结构动力学分析
结构动力学分析 1静力分析与动力学分析的区别 静力分析是分析结构在承受稳定载荷作用下的受力特性。结构动力分析是分析结构在承受随时间变化的载荷作用下的动力学特性。 2动力学特性 动力学特性通常有下面几种类型： 2.1振动特性 即结构的振动形式和振动频率。 2.2随时间变化载荷的效应 例如，对结构位移和应力的效应。 2.3周期（振动）或随机载荷的效应 3四种动力学分析及举例 3.1模态分析 用于确定结构的振动特性，即固有频率和振型。在承受动态载荷的结构设计中，固有频率和振型是重要的参数。模态分析也是其他动力学分析前期必须完成的环节。 举例：如何避免汽车尾气排气管装配体的固有频率与发动机的固有频率相同？ 3.2瞬态分析 用于确定结构在受到冲击载荷时的受力特性。 举例：怎样确保桥墩在受到撞击时的安全？ 3.3谐响应分析 用于确定结构对稳态简谐载荷的响应。 举例：如何确定压缩机、电动机、泵、涡轮机械等旋转引起的轴承、支座、固定装置、部件应力？ 3.4谱分析 用于确定结构在受到动载荷或随机载荷时的受力特性。 举例：如何确定房屋和桥梁承受地震载荷时的受力？ 4四种动力学分析基本原理 4.1模态分析理论的基本假设 线性假设：结构的动态特性是线性的，即任何输入组合所引起的输出等于各自输出的组 合，其动力学特性可用一组线性二阶微分方程来描述。任何非线性特性，如塑性、接触单元
等，即使定义了也将被忽略。 时不变性假设：结构的动态特性不随时间而变化，微分方程的系数是与时间无关的常数。 可观测性假设：系统动态特性所需要的全部数据都是可测量的。 遵循Maxwell互易性定理：在结构的i点输入所引起的j响应，等于在j点的相同 输入所引起的i点响应。此假设使结构的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵和频响矩阵都成了对称矩阵。 4.2谐响应分析基本原理 谐响应分析是一种线性分析，非线性特性被忽略。 输入：已知大小和频率的谐波载荷（力、压力和强迫位移）；同一频率的多种载荷，可以是相同或不相同的。 输出：位移、应力、应变等。 已知动力学运动方程： [M]{u}+[C]{u}+[K]{u}={F(t)} 其中，[M] 为质量矩阵，[C]为阻尼矩阵，[K]为刚度矩阵，{u}为节点位移向量，{F(t)}载荷为时间的任意函数。对简谐运动而言，{u}和{F(t)}均为简谐形式。 4.3瞬态分析基本原理 瞬态分析也叫时间历程分析。载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较重要，如果惯性力和阻尼作用不重要，就可以用静力学分析代替瞬态分析。 输入：结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下随时间变化的载荷。 输出：随时间变化的位移、应力、应变等。 瞬态动力学的基本运动方程： [M]{u}+[C]{u}+[K]{u}={F(t)} 其中，[M] 为质量矩阵，[C]为阻尼矩阵，[K]为刚度矩阵，{u}为节点位移向量，{F(t)}载荷为时间的任意函数。 4.4谱分析基本原理 谱分析模态分析的扩展，是将模态分析的结果与一个已知的谱联系起来计算结构的位移和应力。 主要用于分析承受地震或其他随机载荷的建筑物及桥梁结构等。
动力学和热力学各模型特点
动力学和热力学各模型特点 准一级模型基于假定吸附受扩散步骤控制； 准二级动力学模型假设吸附速率由吸附剂表面未被占有的吸附空位数目的平方值决定，吸附过程受化学吸附机理的控制，这种化学吸附涉及到吸附剂与吸附质之间的电子共用或电子转移； 粒子内扩散模型中，qt与t1/2进行线性拟合，如果直线通过原点，说明颗粒内扩散是控制吸附过程的限速步骤；如果不通过原点，吸附过程受其它吸附阶段的共同控制；该模型能够描述大多数吸附过程，但是，由于吸附初期和末期物质传递的差异，试验结果往往不能完全符合拟合直线通过原点的理想情况。粒子内扩散模型最适合描述物质在颗粒内部扩散过程的动力学，而对于颗粒表面、液体膜内扩散的过程往往不适合 Elovich 方程为一经验式，描述的是包括一系列反应机制的过程，如溶质在溶液体相或界面处的扩散、表面的活化与去活化作用等，它非常适用于反应过程中活化能变化较大的过程，如土壤和沉积物界面上的过程。此外，Elovich 方程还能够揭示其他动力学方程所忽视的数据的不规则性。 Elovich和双常数模型适合于复非均相的扩散过程。 Langmuir模型假定吸附剂表面均匀，吸附质之间没有相互作用，吸附是单层吸附，即吸附只发生在吸附剂的外表面。Qm 为饱和吸附量，表示单位吸附剂表面，全部铺满单分子层吸附剂时的吸附量；该模型的假设对实验条件的变化比较敏感，一旦条件发生变化，模型参数则要作相应的改变，因此该模型只能适用于单分子层化学吸附的情况。Langmuir 等温吸附模型作为第一个对吸附机理做了生动形象描述的模型，为以后其他吸附模型的建立起到了奠基作用。 Freundlich 吸附方程既可以应用于单层吸附，也可以应用于不均匀表面的吸附情况。Freundlich 吸附方程作为一个不均匀表面的经验吸附等温式，既能很好的描述不均匀表面的吸附机理，更适用于低浓度的吸附情况，它能够在更广的浓度范围内很好地解释实验结果。但是，Freundlich 吸附方程的缺点则是不能得出一个最大吸附量，无法估算在参数的浓度范围以外的吸附作用。由于Freundlich 等温吸附方程受低浓度的限制，而Langmuir 等温吸附方程则受高浓度的限制。Redlich–Peterson 等温吸附方程则是综合Freundlich 等温吸附方程和Langmuir 等温吸附方程而提出的较合理的经验方程。A 是一个与吸附量有关的常数，B 也是一个与吸附能力有关的经验常数，指数g 为介于0 和1 之间的经验常数。避免了吸附过程受浓度限制的影响。 Langmuir 方程适用于均匀表面的吸附，而Freundlich 方程和Temkin 方程适用于不均匀表面的吸附
车辆动力学相关的软件及特点
SIMPACK车辆动力学习仿真系统 SIMPACK软件是德国INTEC Gmbh公司(于2009年正式更名为SIMPACK AG)开发的针对机械/机电系统运动学/动力学仿真分析的多体动力学分析软件包。它以多体系统计算动力学（Computational Dynamics of Multibody Systems）为基础，包含多个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件。SIMPACK软件的主要应用领域包括：汽车工业、铁路、航空/航天、国防工业、船舶、通用机械、发动机、生物运动与仿生等。 SIMPACK是机械系统运动学/动力学仿真分析软件。SIMPACK软件可以分析如：系统振动特性、受力、加速度，描述并预测复杂多体系统的运动学/动力学性能等。 SIMPACK的基本原理就是通过搭建CAD风格的模型（包括铰、力元素等）来建立机械系统的动力学方程，并通过先进的解算器来获取系统的动力学响应。 SIMPACK软件可以用来仿真任何虚拟的机械/机电系统，从仅仅只有几个自由度的简单系统到诸如一个庞大的火车。SIMPACK软件可以应用在我们产品设计、研发或优化的任何阶段。 SIMPACK软件独具有的全代码输出功能可以将我们的模型输出成Fortran或C代码，从而可以实现与任意仿真软件的联合。 车辆动力学仿真carsim CarSim是专门针对车辆动力学的仿真软件，CarSim模型在计算机上运行的速度比实时快3-6倍，可以仿真车辆对驾驶员，路面及空气动力学输入的响应，主要用来预测和仿真汽车整车的操纵稳定性、制动性、平顺性、动力性和经济性，同时被广泛地应用于现代汽车控制系统的开发。CarSim可以方便灵活的定义试验环境和试验过程，详细的定义整车各系统的特性参数和特性文件。 CarSim软件的主要功能如下: 适用于以下车型的建模仿真:轿车、轻型货车、轻型多用途运输车及SUV; 可分析车辆的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、制动性及平顺性; 可以通过软件如MATLAB，Excel等进行绘图和分析; 可以图形曲线及三维动画形式观察仿真的结果;包括图形化数据管理界面，车辆模型求解器，绘图工具，三维动画回放工具，功率谱分析模块;程序稳定可靠;