基于行人生物动力学模型柔性楼梯的人致振动舒适度研究

题名	基于行人生物动力学模型柔性楼梯的人致振动舒适度研究
作者	陈凯
导师	杜永峰
答辩日期	2016
学位名称	硕士
关键词	大跨度柔性楼梯楼梯上的人行激励楼梯上的行人生物动力学模型人群-楼梯结构相互作用振动控制
摘要	近年来,随着高强材料的大量应用和施工技术的不断提高,使得设计师具有更大的想象余地和创造空间。因此,大跨度柔性楼梯日益增多。此类楼梯质量更轻、跨度更大,固有频率更小,更加接近人行走的步频,容易引起楼梯结构的共振,产生较大的响应,轻则影响正常使用,重则引发安全事故,应该对楼梯的振动舒适度给予足够的重视。目前仅有的对楼梯人致振动研究方法多沿用对楼板桥梁等结构的研究方法。由于行人在楼板等这样的平板结构上行走时的步频、步长、膝盖的弯曲程度等步态特征与在楼梯这种空间结构上的差异较大。因此,在这两种结构上的人行激励也会有较大的差异;对于大跨度的柔性楼梯,行人在此类楼梯上行走时会与结构产生不可忽略的动力相互作用,目前对楼梯上人与结构动力相互作用还缺乏研究。因此,有必要对楼梯上的人行激励和人与结构相互作用进行研究。本文基于楼梯的人致振动及减振控制问题展开了以下几方面的研究:(1)楼梯上人行激励的研究。针对行人在楼梯上的行走活动进行试验测试,利用新型微电子机械系统(MEMS)AH100B三轴加速度传感器,采集大量行走时的加速度时程数据,结合MATLAB数值分析软件,对行人在三个方向的加速度时程进行数值统计分析,建立相应的傅里叶级数函数关系,确定人行激励动力荷载因子、相位角与频率等参数;(2)楼梯上行人生物动力学模型的研究。针对楼梯上的行人建立一个包含m、c、k的单自由度人体生物动力学体系,将该体系等效为一个三元非线性方程组,通过试验测试获取方程组中的已知参数,求解后得到m、c、k,将此三个参数分别用行人的质量和步频进行二次曲面拟合,确定三个参数的计算公式;(3)楼梯的振动分析。对某科技馆大厅内的梁柱式钢楼梯进行ANSYS有限元建模,分别采用楼板上的激励和国外对楼梯上的激励进行加载模拟楼梯的动力响应,基于多种形式的舒适度评估方法对该楼梯的舒适度进行评价,提出加厚踏步板的措施来减小楼梯的振动。另外,对某360度螺旋钢楼梯进行有限元建模,分析两种人行激励模型、两种行人生物动力学模型下楼梯的动力响应,应用三种优化参数的TMD对该楼梯进行振动控制,对比分析其减振效果。
页数	70
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TU311.3
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/91695
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	陈凯. 基于行人生物动力学模型柔性楼梯的人致振动舒适度研究[D],2016.