结构物理参数时域识别的振动台试验研究

在输入未知条件下,为了识别非线性参数系统,并消除噪声异常点的影响,引入修正Levenberg-Marquardt法和矩形窗法,建立SVD-mLM法,改进了复合反演算法。为了验证改进算法,设计一个五层单跨钢框架模型进行振动台试验,测试获得含有真实噪声的动力响应,采用改进的复合反演算法,研究了结构物理参数时域识别和输入反演问题。振动台试验研究表明结构物理参数识别和输入反演结果是可信的,验证了SVD-mLM法、矩形窗法和改进的复合反演算法在识别结构物理参数和反演输入时的可行性和有效性。     

结构-地基动力相互作用时域数值计算模型研究

完全在时域数值分析范畴内，本文对结构一地基动力相互作用系统运动方程进行了深入推导，给出了统一的基本表达形式，简化可获得目前应用的各类主要时域模型。其中，基于结构一地基交界面的位移协调条件及作用力与反作用力平衡方程，推导了动力相互作用分析子结构法模式的时域基本方程。从结构的一般动力平衡方程出发，推导了相互作用直接法模式的基本平衡方程，并基于有限元模型对两类模式间的等价性条件进行了理论验证。     

局部解耦的时域波分析方法

从模拟散射波的观点出发,推导了波动问题局部解耦的人工边界条件,与有限元内点的时域显式方法相结合建立了波动分析的局部解耦的直接分析方法,文中还从波动分解的概念,建立了外源问题（如地震作用）输入方法。     

三维土-结构动力相互作用体系分析的两步时域显式波动有限元过程

为减少直接分析三维大尺度复杂土-结构动力相互作用问题的计算量,提高计算效率,本文直接从波动方程出发,提出了较常规子结构法更简单的两步简化计算过程,即第一步简化上部复杂结构体系为集中质量杆系模型,并求基础处等效输入,第二步通过等效输入求上部结构各位置的动力反应.其中第一步计算主要采用集中质量显式有限单元法结合局部透射人工...     

非平稳随机激励下线性结构动力响应的小波多尺度分析

为了能够有效地建立随机激励作用下结构动力响应均方值、频率与时间之间的关系,基于小波多尺度分析理论,探讨了非平稳随机激励下线性结构动力响应均方值的2种计算方法：(1)先采用显式时域法求解线性结构在不同激励样本下的动力响应样本,然后基于小波多尺度分析技术对各动力响应样本进行多尺度分析;(2)先将不同的激励样本进行小波多尺度分析得到不同尺度下的激励样本,然后再基于显式时域法高效求解线性结构在不同尺度激励样本下的响应样本。最后,基于导出的响应均方值多尺度计算公式得到总的响应均方值。在数值算例部分,采用Meyer小波对结构动力响应实施了小波多尺度分析。算例结果表明,位于结构基频共振区域的那部分激励能量对位移响应均方值有较大的贡献,而对速度响应均方值和加速度响应均方值影响较为复杂。同时,数值算例还表明所提计算方法不受非平稳激励形式的限制,且可以在频域空间高效地识别出激励不同频率区间的能量对结构动力响应均方值的贡献情况。     

结合动量方程及显式γ函数法的拟动力试验方法

研究了一种适合实时或快速拟动力试验的数值积分方法--动量方程方法,阐述了动量方程方法的原理,结合显式γ函数法求解隐式方程,得到了拟动力试验实用的显式位移表达式.选用合适的参数,对一根悬臂钢柱进行了拟动力试验.试验结果与中心差分法得到的试验结果吻合较好,从而验证了积分方法的可行性和有效性,可以作为速度相关型结构或构件拟动力试验的数值积分方法.     

横观各向同性饱和两相介质动力反应计算分析

针对横观各向同性饱和两相介质的弹性波动方程组,应用基于显式逐步积分计算格式的时域显式有限元方法对其在输入地震波作用下的动力反应进行计算和分析,并将计算结果与完全各向同性饱和两相介质的计算结果进行对比研究。结果显示横观各向同性饱和两相介质与完全各向同性饱和两相介质的动力反应具有较为显著的差异。同时表明时域显式有限元方法是进行横观各向同性饱和两相介质动力反应计算分析的一种有效方法。     

三维土-结构动力相互作用的一种时域直接分析方法

本文提出了一种分析三维土-结构动力相互作用的时域直接方法。该方法采用集中质量显式有限元和透射人工边界模拟无限域地基,通过编制的FORTRAN程序实现;采用ANSYS软件对上部结构进行建模分析,并通过FORTRAN程序对ANSYS软件的调用,实现了土与结构系统在地震作用下的整体分析。该方法为显隐式相结合的方法,地基和上部结构可采用不同的时间步距进行分析,可大大提高效率。通过两算例,验证了该方法的可行性。     

结构动力反应分析的三阶显式方法

本通过对传统动力反应分析方法的总结，阐明了建立隐式和显式方法的一般思路及数学本质，提出了使用系统位移反向向量三阶导数的隐工和实用显式积分方法－3阶显式方法，分析了该显式方法的精度和稳定性，并对建立更高阶隐式和显式方法以及方法的精度和稳定性作了初步讨论。最后，通过算例对本方法、献[1]方法和经典的常平均加速度法（隐式方法、视为精确解）的精度和稳定性进行了比较分析。结果表明，本方法具有明显的优点。     

复杂结构地震动输入方向的基本原理及其影响

对于复杂结构，在动力分析中地震波的最不利输入方向对应着结构的最不利反应。本文从叠加原理出发，详细论述了用反应谱法求解结构的最不利输入方向问题，并通过工程实例来说明其影响程度。     

动力反应分析的显式积分方法及其稳定性

Newm ark-更新精细积分法是动力方程求解的隐式的时域逐步积分法,其稳定性条件非常容易满足。与隐式方法相比较,显式积分方法不需要求解耦联的方程组,可以有效地减少内存占用和机时耗费。因此,根据显式积分方法的特点和优点,基于Newm ark-更新精细积分法的基本思想,提出其显式积分格式。对显式积分方法的精度与稳定性进行了初步的分析,指出该显式积分方法具有极好的稳定性,其精度比隐式积分方法的精度稍低。随着时间步长的增加,其精度优于传统的方法。     

地下采煤情况下地表黄土边坡稳定性分析

针对近年来我国西北黄土地区地下采煤诱发地表变形,从而导致地表黄土边坡失稳及滑坡问题,使用显式有限元、动力学大变形计算方法以及土动力学基本理论进行分析研究,并提出一种适用于地下动态扰动对地表边坡稳定性影响的分析方法。通过计算分析得知,地下采煤对地表边坡稳定性的影响是一个动态的过程,所提方法具有较高的计算效率,且能够分析边坡的渐进破坏过程。     

框架结构基于能量地震反应分析及设计方法的理论研究

通过对多自由度体系结构在地震作用下的能量分析,考虑地震动因素和结构自身特性,提出基于能量概念的二阶段设计方法,取得了较有意义的研究成果,对于基于能量的抗震设计方法走向实用化,提供一条思路。     

土-结构动力相互作用问题分析中地震动输入的一种新方法

为实现地震作用下土-结构动力相互作用问题的有限元模拟,需要在人工边界上完成地震动的有效输入,目前工程和科研中常用的地震动输入方法有两种:波动输入方法和振动输入方法。波动输入方法的模拟精度高,但实施上相对复杂且耗时,而振动输入方法处理简单,但模拟精度较低。针对应力型人工边界提出一种在人工边界上实现地震动输入的新方法,该方法通过对土-结构有限元模型中由人工边界节点及相邻节点组成的局部子结构施加自由波场位移时程并进行动力分析,从而直接获得可实现地震波动有效输入的等效地震荷载,然后在土-结构有限元模型的人工边界节点上施加等效输入地震荷载并完成动力计算,由此完成土-结构动力相互作用问题的地震动输入和地震反应计算。与原有波动输入方法相比,新方法避免了原方法需分别计算人工边界上自由场应力和由引入人工边界条件引起的附加力,以及需要根据不同人工边界面的外法线方向确定荷载作用方向等较为复杂的处理过程,具有等效地震荷载计算简便、地震动输入过程更易于实施的特点。采用均匀弹性半空间和成层弹性半空间一维地震反应算例初步验证新方法的正确性和可靠性。     

Non‐iterative time integration scheme for non‐linear dynamic FEM analysis

This paper proposes a non‐iterative time integration (NITI) scheme for non‐linear dynamic FEM analysis. The NITI scheme is constructed by combining explicit and implicit schemes, taking advantage of their merits, and enables stable computation without an iteration process for convergence even when used for non‐linear dynamic problems. Formulation of the NITI scheme is presented and its stability is studied. Although the NITI scheme is not unconditionally stable when applied to non‐linear problems, it is stable in most cases unless stiffness hardening occurs or the problem has a large velocity‐dependent term. The NITI scheme is applied to dynamic analysis of the non‐linear soil–structure system and computation results are compared with those by the central difference method (CDM). Comparison shows that the stability of the NITI scheme is superior to that of the CDM. Accuracy of the NITI scheme is verified because its results are identical with those by the CDM in which the time step is set as 1/10 of that for the NITI scheme. The application of the NITI scheme to the mesh‐partitioned FEM is also proposed. It is applied to dynamic analysis of the linear soil–structure system. It yields the same results as a conventional single‐domain FEM analysis using the Newmark β method. This result verifies the usability of mesh‐partitioned FEM analysis using the NITI scheme. Copyright © 2003 John Wiley& Sons, Ltd.     

瑞利阻尼介质有限元离散模型动力分析的数值稳定性

本文针对几种有一般阻尼的动力系数数值积分的显式方法，讨论了阻尼对稳定性的影响，并建议了瑞利阻尼介质有限元离散模型中动力分析数值稳定性的实用稳定判别方法。     

高面板坝地震动三维非一致输入的波函数组合法

提出三维问题的波函数组合法求解不规则河谷的散射问题,应用到高面板坝动力有限元计算的地震动输入中,可以满足非一致输入的要求,并回避人工边界对外行波的反射问题。重点介绍三维问题的波函数组合法的理论推导和程序的算例验证,并给出将该方法应用到高面板坝地震动输入的基本步骤。     

An explicit finite element－finite difference method for analyzing the effect of visco－elastic local topography on the earthquake motion

Ａｎｅｘｐｌｉｃｉｔｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ－ｆｉｎｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｍｅｔｈｏｄｆｏｒａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｖｉｓｃｏ－ｅｌａｓｔｉｃ　ｌｏｃａｌ　ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｍｏｔｉｏｎ...