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。     

海洋平台振动特性的传递矩阵法分析

本文继文献〔1〕后再次讨论结构振动计算中传递矩阵法的应用问题,目的是为海洋平台结构的振动特性分析引入一个简便、有效的方法。文中首先清理了与妥善地应用传递矩阵法有关的梁的端部支承条件与相应的边界状态向量的问题;接着给出了两个新的传递矩阵,使传递矩阵法能够处理包括一类海洋平台在内的更广泛的梁式结构的振动问题;最后结合一例多塔式重力平台的分析,介绍了一个特殊的边界状态向量以及与它有关的频率方程的形成方法,从而进一步扩大了传递矩阵法的应用范围。此外,文中亦补充讨论了应用传递矩阵法的其它一些优点。     

多肢剪力墙自振频率传递矩阵法简化计算

基于连续体系模型与传递矩阵法的结合,提出了一种简化方法来计算多肢剪力墙的动力特性。整个结构体系等效模拟为一个夹层结构梁;建立了相应的基本微分方程;通过求解微分方程得到了楼层间变形函数;利用边界条件及层间变形函数导出了层间传递矩阵;据此计算出了体系的振型与自振频率。算例分析表明本文方法计算结果与文献给出的解是比较吻合的。     

不规则框架-剪力墙结构的地震反应

本文用墙单元将剪力墙中断的框架-剪力墙结构离散,利用传递矩阵技术探讨此不规则框架-剪力墙结构的地震反应,四阶Runge-Kutta法用来求解用正则坐标写出的对应于第j个振型的运动方程.将得到的3个不同剪力墙高度的钢筋混凝土框架-剪力墙模型结构的固有频率、最大位移反应和基底剪力与振动台的试验结果进行对比,说明本数值方法是正确的、有效的.最后得出了并不是对所有的框架-剪力墙结构都需把其剪力墙延伸到整个结构高度的结论以及用墙单元和传递矩阵技术求解能有效地减少计算单元、取得同样精度的计算结果.     

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。      

求解结构自振频率的精细传递矩阵法

将高精度的精细积分法和力学概念清晰的传递矩阵法结合起来,以微分方程和矩阵分析理论为基础,提出了一种新的精细传递矩阵形式,并用于求解结构自振频率.推导了该方法的计算公式.与传统的传递矩阵法相比,无需对微分方程进行求解,只需按照迭代公式进行计算,就可以得到所需要的传递矩阵.提出的方法虽然是条件稳定的,但是稳定性条件极易满足.算例表明本方法具有较高的精度和效率.可以对任意结构进行自振频率求解.     

两种质量矩阵在梁模态分析中差异的比较

一致质量矩阵与集中质量矩阵是结构动力分析中常用的质量矩阵形式。为分析它们对结构频率的影响,本文将梁单元的一致质量矩阵与集中质量矩阵的差别分解为4个部分,通过实例讨论了各个部分所引起的频率差异在这两种质量矩阵形式的频率总差异中所占的比重,指出弯曲转动惯性的影响及单元自由度之间的相互耦合是这两种质量矩阵在梁模态分析中表现出来的总差异中的主要原因。     

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。     

结构地震反应的频域精细传递矩阵法

传统的传递矩阵法需要对控制微分方程进行求解,获得相应的传递矩阵。公式繁琐、复杂。文中提出将传递矩阵法与精细积分法中的指数矩阵运算技巧结合起来,在频域内对结构进行动力分析。与传统的传递矩阵法相比,无需对微分方程进行求解,只需按照迭代公式进行计算,就可以得到所需要的传递矩阵。这种方法公式简单,理论上可实现任意精度,而且计算效率较高,能够快速、高精度的进行结构的地震反应分析。算例显示了精细传递矩阵法的有效性。     

基于改进的散射积分算法的初至波走时层析

初至波走时层析是获取近地表速度结构的一种常用方法.随着采集技术的不断发展,可使用的数据量迅速增多,传统的基于射线追踪和解方程组的地震走时层析成像方法面临着内存占用大、方程求解不稳定等问题.为了解决这些问题,本文基于前人在波形反演研究中提出的一种改进的散射积分算法,提出了一种预条件最速下降法初至波走时层析.该方法无需存储核函数矩阵与Hessian矩阵即可方便地实现目标函数梯度的计算与预条件,且该方法计算效率高、求解稳定、易于并行.数值实验结果表明,该方法可以获得与传统方法精度相当的反演结果,但所占用的内存大幅减小.     

时域谱元法的质量特性模型及其构建方法

研究了构建时域谱单元质量特性模型的数学机制,针对时域切比雪夫谱单元和勒让德谱单元建立了一种直接导出谱单元一致质量矩阵和集中质量矩阵的统一数学方法,对比分析两种谱单元质量特性模型的特征,并从物理角度探讨了谱单元质量特性模型的合理性.研究表明,数值积分点与谱单元节点选取是否一致是决定时域谱单元形成一致质量模型或集中质量模型...     

大地电磁二维有限元正演过程和编码

数值模拟是地球物理中重要的研究方法,针对复杂的正演问题,一般情况下不存在解析解,数值模拟方法则是一种有效的手段.有限单元法(简称有限元法)是数值模拟的一种重要方法,其优点是适用于物性分布复杂或者是几何特征不规则的地球物理问题.目前有限元法已经应用到大地电磁测深正演中,但是有关文献对其具体应用推导过程中单元刚度矩阵和单元节点编码方面描述较少.单元刚度矩阵是有限元分析中基本方程的系数矩阵,节点编码是将理论进行编程的重要环节.因此本文针对有限元大地电磁二维问题的正演过程,详细反复推导和描述其过程,给出正确结果.特别是清楚描述了单元刚度矩阵的计算过程及单元节点编码与整体结构中节点编码的关系,这对实现有限元正演的编程具有重要的意义.     

曲线箱梁桥地震反应的频域精细传递矩阵法

本文将高精度的精细积分法和力学概念清晰的传递矩阵法结合起来,以微分方程和矩阵分析理论为基础,提出了一种新的精细传递矩阵形式,在频域内对曲线箱梁桥地震反应进行分析. 与传统的传递矩阵法相比,无需对微分方程进行求解,只需按照迭代公式进行计算,就可以得到所需要的传递矩阵.这种方法公式简单,理论上可实现任意精度要求,而且计算效率较高.能够快速、高精度地进行曲线梁桥的地震反应分析.算例显示了精细传递矩阵法的有效性..     

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.     

转动弹簧宏模型模拟剪力墙受力性能

本文将剪力墙结构根据精度需要划分成若干6节点矩形单元,每个单元由2根斜置正交弹簧及联结的上下水平刚性横杆组成,2根斜置弹簧方向分别与外力作用下的主拉、压应力方向一致。本文引入单元位移场线性假定及斜压场理论计算弹簧内力,根据变形协调条件由单元结点位移计算弹簧变形,由弹簧刚度及倾角推导了该宏模型单元刚度矩阵,迭代计算使结构内力及位移逼近真值。算例分析表明,该模型能较好地反映剪力墙的受力性能。     

钢框架震害预测中的结构计算问题

针对在计算模型中可以用梁单元来描述的钢框架结构，本文运用ＳＡＰ５有限元计算程序，进行了大量的计算分析。在此基础之上，总结了单元划分的特点、结构的变形特征及水平地震动作用下结构动力反应中的振型参与情况，并给出了相对计算误差作为检验。本文最后计算了一个有实测数据的高２２ｍ的复杂钢框架。这一工作为有效地完成钢框架震害预测中的结构计算分析，提供了一定的初步经验。     

山西中部地区建筑物地震灾害期望损失的估计

叙述了山西中部地区（３２个县市）的地震灾害，在对建筑物的类型进行划分的基础上，用地震安全性评定的综合概率计算了每个单元遭遇烈度的概率，得到了各类建筑物的易损性矩阵，计算得出３２个计算单元所有建筑物的破坏数量和期望经济损失，并对计算结果进行了分析和比较。     

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。     

适用于三维隐式叠前深度偏移中矩阵求逆的混合算法

在深度偏移方法中，把二维隐式方法推广到三维，就会面对一个分块对角矩阵求逆问题. 通常，这种矩阵的求逆将耗费大量计算时间，严重制约了三维隐式方法偏移在实际资料处理中的广泛应用. 在螺旋边界条件下，该矩阵H具有Toeplitz结构的正定厄密矩阵，其快速求逆可由谱法LU分解或直解法快速实现. 本文结合谱法LU分解和直接解法方法的优点，提出了一种混合算法. 文中采用谱分解方法建立起矩阵列元素的谱分解表，并采用直解法的递推公式，可以快速给出矩阵的分解. 通过与谱法分解和直解法在分解精度和分解速度两方面的比较表明，本文方法与谱法相比，在非均匀介质中亥姆霍兹算子矩阵分解时的精度提高10倍；在计算速度方面，混合方法比简化后的直解法快. 因此，该方法的提出，在计算精度许可的条件下，最大限度地减少三维隐式差分偏移中矩阵求逆占用的时间，从而使得该方法能真正用于实际地震资料的处理.     

非均匀介质热蠕变流动的数值求解

针对非均匀介质中热蠕变流动问题,给出了有限单元方法与网格－粒子方法联合求解新技术,即有限单元方法求解欧拉网格节点上的未知量,分布于单元内部作为物质成分标记的粒子反映变形过程.有限元法求解动量方程和连续性方程时引入了速度场和压力场等阶插值的压力场稳定的Petrov Galerkin方法,求解能量方程时采用了流线迎风Petrov Galerkin方法,网格－粒子算法中采用双线性插值与有限单元插值函数对应.有限单元计算与网格－粒子计算相对独立,两种方法计算的数据通过有限单元节点传递.同时,实现了三角形单元的算法和程序,解决了复杂结构条件下不规则网格计算的问题.通过经典方腔热对流问题验证了程序,给出了不规则形态块体沉降算例,并分析了数值解的稳定性.