具有高稳定性的剪切型子结构振动台试验

提出了使用改进Chen-Ricles(CR)积分算法的多层剪切型子结构振动台试验方法.该改进积分算法保留了CR算法的速度和位移表达式,但在计算积分参数时引入了稳定性调节系数.此外,为了考虑试验子结构的贡献,使用了动力凝聚技术.最后,使用离散控制理论对所提的子结构方法进行了稳定性分析,变量包括结构参数、时间步长、稳定性调节系数、是否采用动力凝聚以及动力凝聚的兴趣频率.根据2层剪切型结构的稳定性分析结果,与使用CR积分算法的子结构振动台试验方法相比,所提的改进方法可以非常有效地提高稳定性.     

使用新算法的剪切型子结构振动台试验稳定性

提出了使用无条件稳定显式Chen-Ricles(CR)积分新型算法的剪切型子结构振动台试验方法,包括子结构划分以及试验流程图.通过推导子结构的运动方程进行子结构方法的数值验证,考虑了两种不同量级试验子结构频率的情况.结果表明:当试验子结构频率较小时,子结构方法可以保证稳定性和准确性,反之则不能.最后利用离散控制理论推导出子结构方法方框图的离散闭环传递函数,通过求解传递函数的极点位置判断离散系统的稳定性,进一步论证了数值模拟发现的结果.     

基于OpenSees的子结构拟动力试验方法研究

研究了以有限元软件OpenSees为核心计算平台的子结构拟动力试验方法,主要探讨了在OpenSees中实现子结构反应量实时查询、子结构边界条件处理,以及利用OpenSees的通信协议实现试验子结构和整体结构时程分析程序之间位移指令和反馈力的数据交换方法.利用本文方法进行了8层防屈曲支撑高层钢框架的虚拟子结构拟动力试验,试验结果与采用OpenSees进行整体时程分析的结果吻合良好,证明了本文子结构拟动力试验方法的可行性与有效性.     

基于ABAQUS的子结构拟动力试验方法研究

子结构拟动力试验将整体结构分为数值子结构与试验子结构,数值子结构通常采用研究人员自行编制的程序。研究了以ABAQUS为核心计算软件的子结构动力试验方法,介绍了利用Python语言编制的有限元软件接口,包括利用socket实现数据通讯、ABAQUS数据库的读取与写入以及利用Python在ABAQUS中建立分析步等。利用提出的方法进行了简单的虚拟试验,并与ABAQUS整体分析结果进行比较。比较结果显示了方法的可行性。通过对不同结构的虚拟实验,验证提出的软件通讯接口具有一定的通用性。     

基于OpenSEES的复杂子结构拟动力试验方法研究

以OpenSEES为核心计算平台,针对框架结构体系取复杂子结构的拟动力试验方法开展研究。探讨了取局部结构体系为试验子结构时的边界条件模拟方法,解决了数值子结构因形成几何可变体系而无法在OpenSEES中求解的问题。通过一榀十二层五跨防屈曲支撑钢框架结构和一榀八层三跨钢筋混凝土框架结构取一层一跨和一层三跨结构体系为试验子结构的拟动力试验,验证了本文子结构拟动力试验方法的可行性与有效性。     

子结构拟动力试验的模型修正法

分别针对剪切模型和杆系防屈曲支撑模型,采用有限元软件OpenSEES整体时程分析方法,研究了试验子结构数量对子结构拟动力试验结果的影响。结果表明:随着试验子结构数量的增多,试验结果精度逐渐提高,呈现出近似二次抛物线形变化规律。在构件数量较多结构体系中,试验子结构数量较少时,子结构拟动力试验的精度不高,试验的意义不大。针对一个单跨两层带斜撑框架模型,基于OpenSEES进行虚拟子结构拟动力试验,采用最小二乘法,利用试验子结构观测数据,在线识别试验子结构的恢复力模型参数,并实时修正与试验子结构有相同恢复力特性的数值子结构恢复力模型。不同试验工况下试验结果对比表明:即使试验子结构数量受到限制,在子结构拟动力试验过程中,基于最小二乘法模型修正方法可以显著提高子结构拟动力试验的精度。     

子结构拟动力试验边界条件模拟方法

针对框架结构体系研究了基于有限元软件OpenSEES的子结构拟动力试验方法.以单层单跨钢框架为例进行了3种不同边界条件模拟方案下的子结构拟动力试验,其中严格边界条件下的试验结果与整体结构时程分析结果完全吻合,表明了该方法的正确性.在此基础上,针对单层、5层与8层3个四跨钢筋混凝土框架,采用杆系模型进行3种不同边界条件模拟方案下的子结构拟动力试验.试验结果表明,仅考虑水平位移边界条件时对试验子结构柱的滞回曲线模拟误差较大,同时考虑水平位移与转角边界条件则能很好地模拟试验子结构柱的滞回曲线.各种简化边界条件对基底剪力影响较小,而对底层水平位移的影响则基本可以忽略.研究结果可以为子结构拟动力试验方案设计提供参考.     

建筑结构动力分析的子结构法

根据建筑结构的特点，本文发展了一种动力子结构法，该法适用于用小型计算机进行建筑结构的动力分析。     

高阶单步拟动力子结构试验算法

在高阶单步拟动力试验算法基础上,将具有无条件稳定、优良的算法阻尼特性、无超越现象、截断误差为Δt5的高阶单步法用于拟动力子结构试验,提出了高阶单步拟动力子结构试验算法.根据拟动力子结构算法数值模拟分析结果,以及底部框支配筋砌块短肢砌体剪力墙足尺模型结构试验结果,证实了高阶单步算法的可行性和优越性.     

动力子结构技术下的灵敏度分析

从子结构方法出发，导出了结构的自振频率和位移响应灵敏度的计算方法，该方法只需对隆阶方程和各个子结构进行处理，即可实现灵敏度分析的降阶，从而为进一步开展大型复杂结构的动力优化设计开辟了途径。实例计算结果说明了该方法的正确性。     

连接子结构法及其在沸腾冷却床动力分析中的应用

采用连接子结构法计算120T/H沸腾冷却床结构的动力学特性,将整结构分成3个子结构,中间连接件部分取作连接子结构,利用位移及力的双协调条件,综合得到了整体结构动力学方程,求得了其前5阶固有频率及振型,并与ANSYS程序的计算结果进行了比较,二者吻合良好.为了验证计算模型及计算方法的合理性及可靠性,设计了冷却床实验模型,并对实验模型进行了理论计算,通过对比实验结果及理论计算结果,证实理论计算模型及方法合理可靠.与ANSYS方法相比,所提出的连接子结构法大大降低了系统自由度,提高了计算效率.通过对沸腾冷却床的振型分析,找出了设计中存在的缺陷,从而可为产品改进设计提供理论依据.     

关于动态子结构法合理发展方向问题

动态子结构法是现代结构动力学的重要前沿阵地。本文认为其总的合理方向为极力注意于全面扩展其在各领域之应用,同时又组织力量很好地开展及深化其理论及方法的多种多样的研究。此文广泛联系各种工程实践,包括航天器、工程机械、车辆及海洋平台等等,在理论研究上,本文强调基础理论研究并重视每一个理论侧面的研究,诸如非线性、复模态等,并主张改变对各种阻尼情况下的动结构研究比较薄弱的情况,包括现在相当重要的人工阻尼下的情况。建议加速由C_(NV)群上对称结构的研究过渡到解决C_N群上对称的真实盘——叶无序系统的研究,最后本文强调将动结构法与现代结构动力学所有分枝更多更快地融合起来,包括与摄动理论最新进展之融合,以及强调把“动构法之研究落实到随机疲劳下寿命估算问题”,来作为主要发展方向之一。文中对如何更快更好以及如何深入地推广理论成果也作了探讨。本文共提出了十二条见解。     

人造卫星太阳翼电池阵板非线性动力子结构分析

本文采用动力子结构方法,对人造卫星太阳翼电池阵板在展开状态的无阻尼自由振动进行了线性及非线性分析.在线性分析中,比较了3种不同动力子结构方法的优缺点,并成功地将Lanczos 矢量引入了Hurty 方法,非线性分析以Hurty法为基础,对具有非线性连接锁定机构的太阳翼电池阵板进行了计算,并得到不同初始条件下太阳翼的自由振动周期.实验证明,计算结果是正确的、合理的.     

材料非线性结构的动态子结构法

将Ｂ－Ｈ模态综合法推广到材料非线性体系中,采用子结构凝聚求解非线性动力体系的振动响应,方法简捷,求解体积小,是分析非线性动力问题的一种有效方法,算例表明,该方法运行时间比常规有限元法短,结果可靠。     

动力子结构技术下的灵敏度分析

从子结构方法（固定界面模态综合法）出发，导出了结构的自振频率和位移响应灵敏度的计算方法，该方法只需对降阶方程和各个子结构进行处理，即可实现灵敏度分析的降阶，从而为进一步开展大型复杂结构的动力优化设计开辟了途径．实例计算结果说明了该方法的正确性     

白车身动态灵敏度应力分析的等效子结构法

提出了一种针对轻型客车白车身结构的静态灵敏度分析的子结构法,以模拟车身的动态灵敏度应力分析,应用子结构法、通过动态分析软件ANSYS进行分析,寻找在车身扭转振型下频率灵敏度比较高的部件,进而为改进结构设计、提高整车抗扭性能提供理论依据。研究表明,应用等效子结构法,可以大大提高计算效率,节省计算机资源。这种方法有利于大型结构动态灵敏度分析。     

双协调动态子结构法及其在曲轴飞轮系统模态参数计算中的应用

简要论述了双协调动态子结构法的动力学原理,并以Q485柴油机的曲轴飞轮系统为研究对象计算了系统扭转振动的模态参数。对BCDSP双协调动态子结构计算程序进行了重要修改,使其能有效地适用于小型计算机或微机。为了比较,对整体结构还用有限元法和试验模态分析识别模态参数,与本法所得结果相吻合。     

挡土墙动力反应及稳定分析

本文应用动力非线性有限单元法研究了挡土墙动土压力问题,得出了挡土墙动土压力分布随振动强度、时间、振型和频率等变化的结论.根据分析所得的动、静应力分量,采用有限元与圆弧滑动法相结合的有限元一圆弧法,分析了挡土墙的抗滑稳定性.由此提出挡土墙的抗震设计应以动力稳定分析为主要依据.文中分别就几种不同墙高和基土厚度的算例进行了相应的稳定计算.同时指出了拟静力法的不足之处.