考虑剪切变形的框架结构动力分析的动态有限元法

在本文中，作者提出了一种可以考虑梁单元剪切变形和转动惯量影响的框架结构动力分析的动态有限元方法。文中阐述了框架结构有限单元各阶动约束函数的概念，并用它组成结构有限单元各阶动态形函数矩阵。文中还说明了使用递推方法计算结构的各阶动特性以及利用动态有限无法求解框架结构动态响应和动应力的方法。     

基于紧凑存储的任意四边形网格有限元法地震波场数值模拟

采用有限元法精确模拟复杂介质条件下的地震波场,一般采用三角单元,但在节点数相同的情况下,三角单元的计算精度不如矩形单元高,采用三角单元模拟复杂界面时,编制确定结构刚度矩阵非零元素位置的程序也较为麻烦。采用矩形单元离散含有倾斜或起伏界面的地质模型时,无法避免绕射噪声,若加密网格又会增加计算量。为此,本文基于任意四边形单元模拟声波的传播,在倾斜或起伏界面条件下,可以有效避免因离散引起的“阶梯状”界面,在不增加计算量以及内存占用的前提下,有效地消除离散绕射噪声。采用对角的集中质量矩阵代替一致质量矩阵,避免矩阵的求逆运算,从而提高显式有限元法的计算效率;对结构刚度矩阵采用紧凑存储格式,每一行需要存储的元素最多为5个,同时零元素不参与运算,既减少内存的占用,又极大地提高计算效率。      

基于复模态的有限元模型修正算法

针对地下结构地震响应分析中无限地基辐射阻尼问题，引入复模态情况下的具有非简化的堆积阻尼矩阵的阻尼模型，并针对具有集中质量阵的阻尼模型提出了合并与质量有关的阻尼和堆积阻尼的思想，并据此提出了一种修正此类有限元模型的两步法，首先从复模态参数中提取实模态参数，采用基于模态残余力的识别算法修正刚度矩阵，然后根据复模态参数和已得的刚度矩阵来识别阻尼模型中的刚度参与系数和质量阻尼堆积阻尼联合矩阵。     

多级串联非比例阻尼隔震结构地震响应分析

建立了多级串联非比例阻尼隔震结构动力分析模型;引用分区瑞利阻尼模型将非比例阻尼矩阵分解为瑞利阻尼矩阵和体现非比例阻尼的余项阻尼矩阵,推导出结构的阻尼矩阵;并编制了MATLAB动力时程分析程序,对一实际隔震工程进行地震响应分析.结果表明:随着下部结构刚度的增加,结构的层剪力比和隔震层位移响应峰值均趋向于基础隔震结构的对应值;当下部结构为一层,且层间刚度大于上部结构底层层间刚度4～6倍时,可以近似按基础隔震结构进行动力分析.     

砌体结构损伤检测的脉动法

应用脉动法测到的信号分析结构的固有频率和振型，利用作者提出的改进的单纯形法来识别结构刚度。根据识别的刚度矩阵，利用结构刚度与层间抗压抗剪强度、砂浆强度之间的关系，则可求得砌体的强度，从而达到对砌体结构进行损伤检测和安全性评定的目的。对某七层砌体结构进行实例，结果表明该方法能够比较准确地对砌体结构进行损伤检测和安全性评定。     

基于鲁棒线性二次算法的结构振动主动控制

线性二次控制算法在工程中得到了广泛的应用。本文提出了通过振型分解，赋予各阶振型不同权重，优化选择线性二次算法加权矩阵的方法，并采用回路传输恢复技术，设计了运用于土木工程结构主动减振的控制系统。仿真结果表明，本文方法能够有效地抑制高频噪声对输出控制力的影响。     

基础动力刚度的精确数值解及集中参数模型

土－结构相互作用分析的关键是建立以土－结构界面定义的无限半空间的动力刚度矩阵。本文介绍了一种求解半无限地基动力刚度的新方法，通过两个算例验证了该方法的精度，并给出了一种利用频域刚性基础动力刚度计算基础时域荷载响应的实用方法，该研究为刚性基础设计提供了一种新的，可靠的理论方法。     

考虑楼板变形带转换层高层建筑结构简化计算

带转换层高层建筑属于复杂结构体系,其楼板变形问题较为突出,考虑楼板变形对带转换层高层建筑结构进行的地震反应简化计算研究非常必要.首先将带转换层的整体结构以转换层为界划分为若干个子结构部分;其次,对每个子结构内部的各类型竖向构件以轴线为单位运用超单元法进行简化等效,对其楼板和转换梁等水平构件则视为深梁,对所有构件考虑其类型、剪切变形、弯曲变形和轴向变形等因素的影响建立其单元刚度矩阵;最后,通过坐标变换和自由度缩减形成各子结构整体刚度矩阵,根据依次放松约束节点的计算思路完成整体结构的动力计算.算例结果表明,该简化计算法计算量小精度较高.     

土-结构动力相互作用对基础隔震的影响

本文研究土-结构动力相互作用对基础隔震的影响。文中根据间接边界元方法，推导了空间域中的格林函数公式，并建立了地基土的动力刚度矩阵；进而在频域内采用子结构法，建立了考虑土-结构动力相互作用的隔震结构的运动方程；通过数值仿真某具有埋置刚性基础的剪切型基础隔震结构的地震反应，分析了地基土的刚度对隔震效果以及结构地震反应的影响，得到了一些有意义的结论。     

用于波场成像的谱法LU分解

地震波场模拟和偏移成像等有限差分隐格式算法中的重要环节，是实现亥姆霍兹算子表示矩阵H的快速求逆运算. 在螺旋边界条件下，H具有Toeplitz结构的正定厄密矩阵，其快速求逆可由谱法LU分解实现. 本文分析了谱法LU分解对提高计算速度的原理及特点，并着重讨论了在不同类型的介质模型中，采用谱法分解矩阵H时带来的数值误差、误差的分布及其对波场计算的影响. 研究结果表明，对均匀介质而言，矩阵H各列具有相同的非零元素分布，谱法LU分解的误差在吸收边界条件下，不影响波场模拟和成像计算；但对于非均匀介质模型，矩阵H各列具有不同的非零元素分布，谱法LU分解的误差随介质不均匀性程度的增大而增大，势必影响非均匀介质中波场计算. 在波场模拟和成像等有限差分隐格式算法中，采用谱法LU分解完成矩阵求逆时，必须考虑到并尽量减少该方法的误差对波场计算的影响.     

底层大空间带暗支撑剪力墙结构非线性地震反应分析

利用在剪力墙多垂直杆非线性单元模型中增设支撑斜杆的方法，来分析带暗支撑剪力墙结构的非线性地震反应，给出了带支撑斜杆的多垂直杆剪力墙单元模型的刚度矩阵和各元件的本构关系。最后提供了算例，并与试验结果比较，表明带支撑斜杆的多垂直杆剪力墙非线性单元模型具有较好的计算精度。     

三维层状场地的精确动力刚度矩阵及格林函数

本文对Wolf二维层状场地精确动力刚度矩阵进行推广,给出了三维层状场地的精确动力刚度矩阵。刚度矩阵具有对称的特点,且因刚度矩阵是精确的,计算结果不受土层单元厚度的影响,可以大大提高计算效率。文中对刚度矩阵进行了数值验证。利用三维层状场地动力刚度矩阵,计算分析了基岩上单一土层场地的动力响应。最后作为动力刚度矩阵的另一重要应用,给出了表面或埋置矩形均布荷载或集中荷载的动力格林函数计算方法。     

结构非弹性动力响应的力模拟法

提出了基于力模拟法研究受动力荷载作用的结构非线性特性的一种新的算法，与传统改变刚度矩阵的方法不同，该算法是通过改变结构位移场来进行非弹性分析。结构的每一个非弹性变形代表一个自由度，因而结构所有的非弹性特性可通过一个方程表示。这个算法在计算时间上是非常有效的，因为它仅需使用初始刚度矩阵，且当运动动力分析中的状态空间数值积分法时，可以达到很高的数值精度。而且，这个算法在分析结构应变硬化性质、弹塑性性质和应变软化性质时都是稳定的。通过将这种算法与已有的非弹性动力分析软件程序相比较，说明了这个算法是的、高效的。最后，通过对一个6层医院建筑动力响应分析的应用，演示了该算法在分析实际结构中的完整的非弹性分析过程。     

大型渡槽有限条法动力建模研究

根据渡槽结构特点，采用有限条划分渡槽槽身，推导出渡槽槽身结构的单元刚度矩阵、相容质量矩阵的显式表达式；渡槽支架采用空间梁单元模拟；联接槽身和支架的盆式橡胶支座采用弹性元件单元模拟。编程程序具体计算了某大型渡槽的模态，并用ANSYS对大型渡槽进行模态分析，计算结果表明：该模型计算的渡槽结构的固有频率和ANSYS计算结果接近。模型可用于大型渡槽的动力分析。     

基于超级单元的钢-混凝土混合结构动力特性及地震反应研究

本文提出了基于超级单元的钢框架－混凝土剪力墙结构体系动力特性及地震反应分析的一种方法，该方法考虑了混合结构体系中钢框架部分的受力和变形特点，即节点柔性（半刚性）、梁柱效应（p-δ效应）及P－△效应（以下合称P－Delta效应），推导了考虑三种因素情况下，钢框架的层间侧移刚度及钢框架－混凝土剪力墙结构体系的超级单元刚度矩阵，采用刚度法求解钢框架－混凝土混合结构周期和振型。该方法物理概念清楚，计算简便。     

基于复阻尼模型水平剪切型结构的时域解析算法

近些年来提出的数值方法虽克服了应用复阻尼模型求解动力响应时可能出现的发散现象,但其计算过程繁杂且不能表达出结构动力特性及响应随结构参数的变化规律。论文参照三对角Toeplitz矩阵特征值问题的数学解法,推导出水平剪切型结构各阶自振频率、振型函数的解析形式。通过对运动方程进行Fourier变换,得到复阻尼理论下结构的传递函数解析式,直观地表达出结构动力特性及响应随结构参数的变化规律。最后通过算例对比分析,结果表明:提出的复阻尼模型的解析计算方法克服了时域发散问题,并与时域数值计算方法的位移响应时程对比发现,两种方法得到的时程曲线吻合程度较高,位移峰值也基本一致。同时,对比两种方法在底层刚度变化时的动力响应,解析方法的计算曲线更光滑,避免了数值方法的离散误差问题。     

AMD对非对称空间结构的抗震控制研究

以单层非对称（空间）结构为例，利用最优控制原理，探讨了最优控制力与受控结构反应随ＡＭＤ楼面安放位置和结构刚度分布的变化规律，讨论了该规律对输入地震波，权矩阵以及结构参数的敏感性，得到了一些有意义的结论，上述工作为研究多层非对称（空间）结构中ＡＭＤ楼面安放位置对控制效果的影响奠定了基础。     

摩擦消能支撑装置非线性刚度分析

多层建筑结构中设置摩擦消能支撑是以“柔性消能”减小地震反应，实现结构被动控制的有效途径之一，本文通过分析和计算I0型，IIb型两种摩擦消能支撑装置在各种形状态下的单元刚度矩阵[KNL(t)]，为摩消能减震结构体系在地震作用下的非线性进程分析提供了消能支撑单元的精确理论模型。     

TTI介质刚度矩阵的分解

刚度矩阵是表征传播介质特性的重要参数.TTI介质的刚度矩阵由VTI/HTI介质的刚度矩阵转换而得,因而TTI介质与VTI/HTI介质之间存在着某种联系.本文将TTI介质的刚度矩阵表示成VTI/HTI介质的刚度矩阵与一个‘扰动'矩阵之和的形式,从另一个角度揭示了TTI介质与VTI/HTI介质的关系.本文在TTI介质刚度矩阵分解的基础上,将TTI介质的波动方程分解成VTI/HTI介质波动方程和‘扰动介质'波动方程,然后对VTI/HTI介质波动方程和‘扰动'介质波动方程分别进行了模拟.将两个模拟结果进行合成并与TTI介质的波动方程模拟结果进行了对比,验证了方法的准确性和有效性.理论分析与数值模拟结果表明,TTI介质可认为是VTI/HTI介质的一种延伸.     

基于宏观模型的暗支撑短肢剪力墙非线性分析

建立了适合于带暗支撑短肢剪力墙非线性分析的宏观计算模型，分析推导了SAP程序中Link单元的刚度矩阵，明确了Link（单元中各弹簧的物理意义，给出了各单元等效刚度计算方法，选取了合适的单元力一位移关系。用由Link单元建立的宏观模型对3片普通短肢剪力墙和3片带暗支撑短肢剪力墙进行了静力弹塑性分析，试验和计算所得顶点力一位移骨架曲线符合良好，说明所建宏观模型合理，用由Link单元建立的宏观模型能较好的模拟带暗支撑短肢剪力墙的非线性行为。