P-F基础隔震系统的混沌动力特性鲁安玲，邹祖军**（同济大学结构工程与防灾研究所，上海200092）510152025303540摘要：本文在分析含P-F(Pure-Friction)隔震层的剪切型多自由度体系模型后，给出了整个隔震结构的动力反应方程。在动力反应方程基础之上，借助于Simulink软件对系统进行动态模拟仿真。计算和分析隔震系统的时间序列数据，得出系统的分岔图、相平面图、Poincare截面图和功率谱图，综合阐述了P-F基础隔震系统的混沌动力特性。关键词：混沌振动;动力方程;P-F基础隔震;模拟仿真;混沌动力特性中图分类号：TU352.1ChaoticdynamiccharacteristicoftheP-FbaseisolationsystemLUAnling,ZOUZujun(ResearchinstituteofStructuralEngineeringandDisasterReduction,TongjiUniversity,Shanghai200092)Abstract:Basedontheanalysisoftheshearing-typeMulti-Degree-of-Freedom(MDOF)modelincludingP-Fisolationlayer,thedynamicresponseequationoftheentireisolationstructureispresented.Basedontheequation,thesystemissimulatedbyusingSimulink.Aftercalculatingandanalyzingthetimeseriesdataoftheisolationsystem,thebifurcationdiagrams,phasediagrams,Poincarecross-sectionandpowerspectrumdiagramcanbeobtained,whicharedescribedthechaoticdynamiccharacteristicoftheP-Fsystemcomprehensively.Keywords:kchaoticvibration;dynamicequation;P-Fbaseisolation;simulation;chaoticdynamiccharacteristic0引言混沌起源于非线性系统对初始条件的敏感依赖性和长时间发展趋势的不可预见性。混沌运动是1963年由美国气象学家洛伦茨E.Lorenz在研究区域小气候、求解他所提出的模型方程时首先发现的[1]。近几十年来，人们对混沌运动的规律及其在自然科学各个领域的表现已经有了十分丰富的认识。几乎可以说，自然界中存在的大部分运动都是混沌运动。然而在很多场合，混沌运动可能会出现一种不期望的结果，导致没有任何征兆的、难以预测的、突然甚至剧烈的状态变化，使得系统彻底奔溃。这就要求人们去发现和了解系统的混沌并且有效的控制混沌才能使复杂的系统保持在正常的各种有序状态。所以对工程中容易出现混沌的系统，混沌特性的研究是非常有必要的。基础隔震是指将一整个建筑物的基础和上部结构部分分离并在其中安装隔震体系，阻隔地震波向上部结构传播，吸收地震能量，从而减小上部结构反应，以保证建筑物的安全[2]。滑移摩擦隔震是基础隔震技术的重要组成部分，因其受地运动频率特性影响较小、造价低廉、技术简便等优点，所以引起了学术界和工程界的关注，也顺势成为近年来基础隔震研究的新热点。尽管如此，其技术和理论都不及叠层橡胶支座隔震系统成熟，在我国也未得到规范的认可，过去此隔震技术的应用大部分的还是用在试验性点建筑，这就需要广大研究人员对滑移摩擦隔震系统的理论分析和工程设计理论进行深入的研究，最终使其在工程界得到推广。作者简介：鲁安玲（1987-），女，硕士研究生，主要研究方向：结构抗震通信联系人：邹祖军（1963-）男，副教授，结构抗震.E-mail:hmgdkjx@126.com-1-。通常，主要依据结构的整体变形特点、关于弹塑性动态分析的研究经验和试验研究的结m00xg)mi(x0xgix)f0重要的是，滑移摩擦隔震系统是一非线性动力系统，虽然结构简单，但是对其进行分析仍是一个相当复杂的问题。而且这一系统是和“摩擦”、“粘性”、“耗散”等紧密相联系的一455055类耗散系统，因此其在特定条件下必产生混沌现象。P-F是最早研究的一种滑移摩擦隔震系统，其隔震效果优良，无固定的周期，可避免共振的发生，且造价低，在隔震上有很大的优越性[3]。过去关于P-F隔震系统的混沌动力特性的研究极少，本文在建立P-F隔震结构动力反应方程的基础之上，通过相关软件对P-F隔震系统进行数值模拟仿真，研究其混沌动力特性，为P-F隔震系统及其它类型的滑移摩擦隔震系统在往后的非线性其他方面的研究和工程实际应用中设计理论提供参考。1P-F隔震结构动力模型及动力方程P-F滑移摩擦隔震体系的力学模型是在一定的条件下对体系本质的近似描述。在建立结构地震反应...