检索结果-内蒙古大学图书馆

振动与冲击 2011年第2期30卷 32-38页

作者：姜忻良王菲天津大学建工学院天津300072

为提高大型复杂结构体系的计算效率,在深入分析约束模态综合法原理的基础上,定义了由不同主模态截断阶数产生的位移向量组成的线性空间,建立该空间上的一个函数,通过数学定理详细证明了该函数是线性空间上的范数,并以该范数的最大值定... 详细信息

为提高大型复杂结构体系的计算效率,在深入分析约束模态综合法原理的基础上,定义了由不同主模态截断阶数产生的位移向量组成的线性空间,建立该空间上的一个函数,通过数学定理详细证明了该函数是线性空间上的范数,并以该范数的最大值定义势能判据,推导出势能判据与子结构主模态截断数量之间的关系,据此提出了一种基于势能判据的子结构主模态截断准则。此外对于约束模态综合法,还推导了以机械能为判据的情况,证明了约束模态法中子结构的机械能随截断主模态数量的变化曲线并不是单调的,故不适用于约束模态法。最后将势能判据截断准则应用到地基土-高层建筑相互作用体系的地震响应分析问题中,进一步对所提出的模态截断准则的计算精度进行对比研究。研究结果表明,所提出的势能判据截断准则是十分有效的,而应用于振型叠加法的机械能判据不宜应用于约束模态综合法中。

关键词：地震响应分析约束模态综合法势能判据模态截断准则子结构范数

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线性-非线性混合的约束模态综合法及实践

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天津大学学报 2010年第5期43卷 385-391页

作者：姜忻良王菲天津大学建筑工程学院天津300072

为提高大型复杂结构体系非线性动力问题的计算效率,根据结构存在局部塑性区域的特点,提出了线性-非线性混合的约束模态综合法.对于荷载作用下整体体系中不易进入非线性阶段的部件,将其划分为线性子结构,而将进入塑性变形阶段的局部部件... 详细信息

为提高大型复杂结构体系非线性动力问题的计算效率,根据结构存在局部塑性区域的特点,提出了线性-非线性混合的约束模态综合法.对于荷载作用下整体体系中不易进入非线性阶段的部件,将其划分为线性子结构,而将进入塑性变形阶段的局部部件独立划分为非线性子结构,通过坐标变换来缩减线性子结构的自由度,并最终与非线性子结构进行综合求解.使得在降低计算成本的同时,又能够合理地对结构的材料非线性特征加以考虑,是求解大型复杂结构非线性动力问题的有效方法.同时,针对约束模态综合法还提出了基于势能判据的截断准则,利用势能判据的收敛性得出了子结构主模态最佳截断阶数.最后,将该方法及势能判据截断准则应用到高层建筑-地基土非线性地震响应分析问题中,与有限元直接法的对比结果表明,所提出的方法具有更高的计算效率和求解精度,而基于势能判据的截断准则对于混合的约束模态综合法也十分有效.

关键词：地震响应分析约束模态综合法非线性土-结构相互作用势能判据模态截断准则范数

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局部非线性土与结构相互作用的混合约束模态综合法研究

局部非线性土与结构相互作用的混合约束模态综合法研究

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作者：张海顺天津大学

学位级别：博士

近来年,对土—结构相互作用问题的研究广度和深度逐渐扩大,各类复杂模型越来越庞大且精细化,导致在有限元分析中单元节点的自由度数可谓以十万百万计,需高配置的计算设备和长时间的计算时间才可完成分析,当需多个不同工况的比较时则更... 详细信息

近来年,对土—结构相互作用问题的研究广度和深度逐渐扩大,各类复杂模型越来越庞大且精细化,导致在有限元分析中单元节点的自由度数可谓以十万百万计,需高配置的计算设备和长时间的计算时间才可完成分析,当需多个不同工况的比较时则更成倍地增加工作量,亟待一种可行的既满足计算精度又节省计算成本的分析计算方法。动力子结构法是将土—结构相互作用体系分成若干子系统,先分别求出各子系统的单体反应,然后再联系各单体的反应,使其满足相互作用的条件,从而得到整个体系的反应,大大减少计算量,是一种理想的计算方法,但该方法仅能解决线性问题。本文根据课题组新近提出的能解决局部非线性问题的线性—非线性混合约束模态综合法的思想,在该方法的具体实施方面进行了研究,充分利用现有商业软件的优势,将该方法的实施与ANSYS软件相结合,对实施过程中诸如结构受力全过程中刚度矩阵的提取方法;弹塑性模型中等效弹性模量的计算;一致粘弹性边界问题;以及非线性的接触问题等进行了深入的分析与研究,使混合约束模态综合法能解决复杂状况下的土—结构相互作用体系,开辟了动力子结构法的研究领域。本文主要的创新工作与成果有:1.混合约束模态综合法在ANSYS的实施,首先要解决刚度矩阵提取中的对号入座问题,为此在深入分析ANSYS二次开发四种方法的基础上,决定采取FORTRAN语言的二次开发工具UPFs进行矩阵提取的开发工作,自编程序实现了按照节点编号由小到大的顺序进行矩阵的提取。2.非线性子结构在塑性阶段中的刚度矩阵的提取工作是本文的重点难点之一。为了在非线性时程分析中生成某一时刻的弹塑性刚度矩阵,提出了将非线性塑性区域“等效”为线弹性区域,即在塑性阶段上的小段Δt时间内利用分段等效线性化手段,对结构各个进入塑性阶段的单元进行等效处理,并推导了等效弹性模量的公式,完成了对塑性单元的弹性模量和剪切模量等效工作;利用了ANSYS多点重启动的方法,恢复结构上一时刻的计算结果后能继续进行下一时刻分析;提出了ANSYS与MATLAB程序间的相互调用和控制的操作方法,从而解决了非线性子结构在塑性阶段中的刚度矩阵的有序进行。通过算例模型进行一般性分析,包括Pushover静力非线性分析和简谐波动力时程非线性分析求得响应时程曲线,与ANSYS直接计算法所得到的响应时程曲线比对吻合良好,验证了在弹塑性阶段二次开发的程序文件所提取的矩阵的正确可行。3.建立了考虑局部非线性的地基土—剪力墙结构相互作用的模型,然后根据结构存在局部塑性区域的特点,将整体体系中未进入非线性阶段的区域划分为若干个线性子结构,而将进入塑性阶段的局部区域独立划分为若干个非线性子结构。提出了混合约束模态综合法的详细分析流程并编写了开发程序,着重说明了在ANSYS和MATLAB二者程序之间的实现过程。4.在土—结构相互作用分析模型中,在地基土边界引入一致粘弹性边界条件来模拟半无限域的土体,推导了带有一致粘弹性边界的子结构方程,论证了势能判据截断准则同样适用于带有一致粘弹性边界的线性子结构,证明了采用混合约束模态综合法同样能处理复杂的边界问题。5.通过选择合理的目标面单元和接触面单元、迭代计算接触刚度和设置摩擦系数,将高度非线性的接触问题引入混合约束模态综合法中。提出了箱型基础与周围土体接触关系的处理方法,将接触单元一分为二,目标面单元划入刚度相对较高的箱型基础的线性子结构内,接触面单元划入刚度相对较低的周围土体的非线性子结构内,推导出了箱型基础与周围土体具有接触关系的线性与非线性模态综合方程,拓宽了混合约束模态综合法的应用领域。6.通过算例计算对线性和非线性土体区域给出了推荐范围,当设置一致粘弹性边界时,非线性子结构的区域为2倍的基础宽度,两侧线性子结构区域各为1.5倍的基础宽度,使得模型总体自由度数比使用一般自由边界子结构土体单元自由度数减少很多,从而提高了计算效率。7.进行了混合约束模态综合法扩展到三维土—结构相互作用分析,重点研究了与二维问题的不同之处,重新推导了适合于三维问题的一致粘弹性边界条件的子结构方程;重新推导了箱型基础与周围土体具有接触关系的线性与非线性模态综合方程,以及三维模型等效弹性模量的公式,结果表明混合约束模态综合法能解决三维土—结构相互作用复杂问题。8.在混合约束模态综合法的实施中,通过逐步提取的结构体系全程阶段等效弹塑性刚度矩阵,进行特征值方程计算得到了结构前n阶主要频率和振型在全时段变化情况,从而了解结构刚度在弹塑性动静力分析中的变化规律,可为利用结构动力特性对结构体系进行深入分析研究提供支撑。

关键词：土–结构相互作用局部非线性二次开发约束模态综合法势能判据截断准则弹塑性刚度矩阵频率与振型

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约束模态综合法的改进措施

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山东轻工业学院学报（自然科学版） 2000年第3期14卷 5-8页

作者：魏高峰山东轻工业学院机电工程系山东济南250100

本文利用坐标变换 ,提出了几种减缩法 ,对Craig约束模态综合法的对接界面节点自由度进行了减缩 ,使得最后综合方程的计算工作最大大减小 ,提高了模态综合法的计算速度。

关键词：坐标变换减缩法约束模态综合法计算速度

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基于约束模态综合法的非比例阻尼系统地震响应分析

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震灾防御技术 2010年第3期5卷 378-386页

作者：王菲姜忻良天津大学建工学院天津300072

为提高大型复杂结构体系的计算效率,在深入分析约束模态综合法原理的基础上,论述了非比例阻尼体系中约束模态综合法对阻尼矩阵的处理方法,并探讨了如何缩减对接界面自由度的问题。同时,通过算例详细说明了该方法在高层建筑结构动力时程... 详细信息

为提高大型复杂结构体系的计算效率,在深入分析约束模态综合法原理的基础上,论述了非比例阻尼体系中约束模态综合法对阻尼矩阵的处理方法,并探讨了如何缩减对接界面自由度的问题。同时,通过算例详细说明了该方法在高层建筑结构动力时程分析中的应用。计算结果表明,在利用约束模态综合法求解非比例阻尼体系的动力问题时,文中所采用的阻尼矩阵的处理方法是有效的,与有限元直接法相比具有很好的精度。对于地基土-高层建筑结构体系的地震响应分析问题而言,缩减对接界面自由度的约束模态综合法可达到很好的计算精度,能够更大程度的提高计算效率,为大型复杂结构的动力时程分析研究和工程应用提供了一定的依据和方便。

关键词：非比例阻尼体系地震响应分析约束模态综合法土与结构相互作用对接界面缩减

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Hurty-Craig约束模态综合法的动力原理和它的一种变体

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复旦学报(自然科学版) 1982年第2期 121-130页

作者：王文亮

一、Hurty-Craig约束模态综合法简述由Hurty首先提出而后被Craig和Szu所改进的约束模态综合法,是一种强有力的综合手段,目前已延用于流体-结构耦合系统的振动分析.这一节扼要讲述该方法的基本思想及运算步骤,剩下的几节用来论证它的动... 详细信息

一、Hurty-Craig约束模态综合法简述由Hurty首先提出而后被Craig和Szu所改进的约束模态综合法,是一种强有力的综合手段,目前已延用于流体-结构耦合系统的振动分析.这一节扼要讲述该方法的基本思想及运算步骤,剩下的几节用来论证它的动力学原理,并阐明如何通过精确的动力变换获得它的一种变体——模综超元法.

关键词：方程部件主模态约束模态综合法 Hurty-Craig 广义坐标动力原理变体

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考虑局部非线性的复杂场地地震反应分析的约束模态综合法

考虑局部非线性的复杂场地地震反应分析的约束模态综合法

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第16届全国结构工程学术会议

作者：白建方楼梦麟同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室

文中探讨了将约束模态综合法引入到复杂场地地震反应分析领域的可行性。假定土层计算区域为局部非线性,可简化等效线性化分析过程,通过数值试验给出了局部非线性区域的取值范围。算例表明,该方法在提高大规模复杂场地地震反应分析计算... 详细信息

文中探讨了将约束模态综合法引入到复杂场地地震反应分析领域的可行性。假定土层计算区域为局部非线性,可简化等效线性化分析过程,通过数值试验给出了局部非线性区域的取值范围。算例表明,该方法在提高大规模复杂场地地震反应分析计算效率方面的优势是显著的。

关键词：复杂场地约束模态综合法等效线性化局部非线性

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基于约束模态综合法的土层等效线性化分析

基于约束模态综合法的土层等效线性化分析

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第二届全国水工抗震防灾学术交流会

作者：白建方楼梦麟石家庄铁道学院土木工程分院同济大学土木工程防灾国家重点实验室

文中把约束子结构模态综合法和直接模态摄动法相结合,建立了复杂场地三维地震反应等效线性化分析计算方法。应用直接模态摄动原理,可改进等效线性化分析时后续迭代过程中各子结构坐标变换矩阵的形成公式,使得在整个计算过程中各子结构... 详细信息

文中把约束子结构模态综合法和直接模态摄动法相结合,建立了复杂场地三维地震反应等效线性化分析计算方法。应用直接模态摄动原理,可改进等效线性化分析时后续迭代过程中各子结构坐标变换矩阵的形成公式,使得在整个计算过程中各子结构只需分别进行一次特征值求解运算,从而可有效提高计算效率。算例表明,该方法在提高大规模复杂场地地震反应分析计算效率方面的优势是显著的。

关键词：复杂场地等效线性化约束模态综合法模态摄动法

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基于约束模态综合法的非比例阻尼系统地震响应分析

基于约束模态综合法的非比例阻尼系统地震响应分析

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2009年全国博士研究生学术会议--汶川地震工程震害致灾机理与土木工程防震减灾专题

作者：王菲姜忻良天津大学建工学院天津300072

为提高大型复杂结构体系的计算效率，在深入分析约束模态综合法原理的基础上，论述了非比例阻尼体系中约束模态综合法对阻尼矩阵的处理方法，并探讨了如何缩减对接界面自由度的问题。同时，通过算例详细说明了该方法在高层建筑结构动力... 详细信息

为提高大型复杂结构体系的计算效率，在深入分析约束模态综合法原理的基础上，论述了非比例阻尼体系中约束模态综合法对阻尼矩阵的处理方法，并探讨了如何缩减对接界面自由度的问题。同时，通过算例详细说明了该方法在高层建筑结构动力时程分析中的应用。计算结果表明，在利用约束模态综合法求解非比例阻尼体系的动力问题时，文中所采用的阻尼矩阵的处理方法是有效的，与有限元直接法相比具有很好的精度。对于地基土。高层建筑结构体系的地震响应分析问题而言，缩减对接界面自由度的约束模态综合法可达到很好的计算精度，能够更大程度的提高计算效率，为大型复杂结构的动力时程分析研究和工程应用提供了一定的依据和方便。

关键词：非比例阻尼体系地震晌应分析约束模态综合法土与结构相互作用对接界面缩减

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土-结构非线性相互作用混合约束模态实施方法

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振动与冲击 2015年第6期34卷 52-56页

作者：姜忻良张海顺天津大学建筑工程学院滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

分析、探讨线性-非线性混合约束模态综合法用于土-结构相互作用的动力分析实施方法。据结构存在局部非线性特性,提出对整体结构划分为若干个线性、非线性子结构,对线性子结构只需一步提取特性矩阵并进行方程降阶,而对非线性子结构则逐... 详细信息

分析、探讨线性-非线性混合约束模态综合法用于土-结构相互作用的动力分析实施方法。据结构存在局部非线性特性,提出对整体结构划分为若干个线性、非线性子结构,对线性子结构只需一步提取特性矩阵并进行方程降阶,而对非线性子结构则逐步提取降阶后的等效特性矩阵。通过组装各子结构达到对整体结构特性矩阵的降阶处理。对非线性子结构凭借在小段时间Δt内利用分段等效线性化手段,通过ANSYS二次开发工具UPFs编辑写成可执行程序文件,并与MATLAB联立计算,实现特性矩阵提取。结果表明,该方法求得结构的各阶频率和动态响应时程曲线与ANSYS直接计算吻合良好。可逐步提取等效弹塑性特性矩阵,为采用变化的特性矩阵对结构进入塑性阶段深层次分析研究提供有效方法。

关键词：土-结构相互作用约束模态综合法势能判据截断准则局部非线性弹塑性刚度矩阵

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