空间结构-地基动力相互作用数值分析时域算法研究

对于大型结构地震响应分析,结构-无限地基耦合系统动力分析的数值实现,往往由于有限元网格过多,以及地基无限域时域计算模型中存在的复杂卷积运算,严重限制了求解规模.为解决此问题,提出了基于阻尼溶剂抽取法的三维结构-地基相互作用分析的分区时域逐步求解模型.并针对三维大规模工程问题的数值求解,在积分算法及矩阵存储格式等方面,结合阻尼溶剂抽取法的特点进行了详细的探讨,以推进动力相互作用时域数值分析的实用化.以三维全空间球形空腔动力变形及大岗山拱坝的地震响应分析为例,针对上述数值实现算法进行了具体验证,并就不同的地基弹模及地震波输入方式对坝体响应的影响进行了探讨.计算结果表明,地基辐射阻尼以及河谷散射效应对结构的动力响应有很大影响,而该模型表现出了良好的精度和计算效率.     

结构加层减震动力随机响应分析

本文将地震动模拟为平稳随机过程,研究了对已有结构进行加层处理后的抗震性能变化以及地震动激励随机模型对加层减震结构地震响应分析的影响,由此可以得出：对已有结构进行加层处理可以提高原结构的抗震能力,并且,在对结构加层进行地震响应分析时,应选择适当的计算模型,同时应注意基岩的频谱特性对加层结构的地震响应的影响。     

超高层建筑结构风振响应及控制

文章以某超高层建筑为工程背景,利用Etabs9.7软件模拟了该层结构所受的脉动风速过程,进行了不同风压影响下的风振响应分析,模拟了5种非线性黏滞阻尼器的振动控制方案,并对不同方案的减振效果做出了对比分析.研究结果表明,该工程减振方案所用的黏滞流体阻尼器性能稳定,可以有效降低结构风致振动响应,结构顶点位移和加速度响应的降...     

弯剪型模型下弹性贮液结构的自振特性分析

贮液结构主要用于工业企业贮存清水、污水、石油和化学液体等。为了计算这类结构的地震响应,首先必须知道结构的自振频率和相应的振型。因此,针对无液贮液结构,考虑弯曲变形和剪切变形,推导了振型和频率方程。为方便工程应用,利用MATLAB软件,得到了前三阶振型的计算图表,并对不同高度不同变形理论的自振特性进行了分析。通过数值算例表明了文中结论的正确性,从而为这类结构的自振和地震响应分析奠定了基础。     

多维多点激励下大跨度连体高层结构地震响应分析

对大跨度连体高层结构进行多维多点地震响应分析.首先建立大跨度连体高层结构多维多点地震动激励下的地震响应分析方法,研究多维地震分量及行波效应对结构地震响应的影响程度.进而数值仿真分析了一跨度为105 m的拟建连体高层结构在单维和多维地震动、一致及不同视波速的行波激励下的地震响应,并根据结构动力特性重点研究了大跨度高空连廊...     

地震动非平稳性对大跨度空间结构随机地震响应的影响

为了进一步完善大跨度空间结构的随机地震响应分析理论,提出了一种简便的、近似计算非平稳地震激励下结构峰值响应均值的算法,数值模拟了某体育馆大型网壳结构在平稳和非平稳地震激励下的随机地震响应．研究表明,考虑地震动的非平稳性后,各杆件的峰值响应会有不同程度的减小,约7．51％～23．3％;同时考虑行波效应和地震动非平稳性时,在地震激励的初期阶段,结构响应方差会发生变化,但不会给结构的峰值响应均值带来明显差异;不同地面视波速时,峰值响应均值的减小程度不同．由此得出,所提出的近似算法能够大幅度地减少大跨度空间结构随机地震响应分析的计算量;对于大跨度空间结构的随机地震响应分析,尤其当结构的阻尼比和自振频率很低时应考虑地震动的非平稳性;在分析地震动非平稳性的影响时,应同时考虑地震动的行波效应．     

基于小波变换的结构地震响应分析方法的改进

针对现有线性结构非平稳地震响应分析的小波方法中存在计算效率较低的问题,提出了一种求解时频响应的改进方法,即将原地震信号直接输入结构,求得结构响应,再对该响应进行小波分解和重构,得到结构在各频段的响应,反映出结构响应的时频特性.利用小波变换中多分辨率分析的思想及线性结构响应求解的振型分解法,证明了改进方法与现有方法计算结...     

HydroMP:基于云计算的水动力学建模及计算服务平台

为解决传统开发水利模拟服务模式中存在的计算精度与效率矛盾及模型接口不统一等技术瓶颈,构建了基于云计算的水动力学模拟服务平台,并提出云计算模式下一维水动力学模型的集成方法和调度模式,通过对模拟模型数据接口、模型调用、模型交互及处理、计算资源分配等方面进行封装,采用Web Service、XML(Extensible Markup Language)及OpenMI(Open Model Interface)等技术实现了云计算平台下模型的调用、模型与平台间的数据交换和资源动态分配。以南水北调中线工程水力响应分析为例,应用开发的云计算水动力学模型进行了多方案、多层次的模拟计算,在计算效率、兼容性等方面具有良好的效果。研究表明:云计算模式下,可实现水动力学模型在广域互联网上的多客户端、多用户、多方案并发计算,采用云端计算和存储模式降低了高性能计算的门槛,提高了模型复用率和计算资源利用效率。     

核电站结构地震动态响应并行计算研究

为了分析核电站复杂结构地震动态响应,以MPI作为基本并行编程环境,在LINUX操作系统下,开发了核电站结构地震动态响应的并行有限元计算程序。该程序采用黏弹性边界模拟外行波向远域地基的辐射,方程的求解采用时域显式解法,能够模拟包含各类静动荷载以及温度、接触等因素作用下的结构响应。经算例验证,该程序正确可靠。利用该程序对某核电站取水口建筑物进行了动态响应分析,并与ANSYS软件的分析进行比较,所花费时间从单机串行程序的20h40min减少到并行程序下的2h15min。结果证明,该并行程序具有较高的并行度以及良好的并行效率。     

大跨悬索桥多维多点非平稳随机地震响应分析

以湖北四渡河大跨悬索桥为工程背景,建立了悬索桥精细有限元模型,采用多维多点非平稳随机地震响应分析方法,数值仿真了该桥在单维与三维非平稳随机地震动的一致激励、行波效应、部分相干效应、部分相干+行波效应以及多点激励下的地震响应,分析了多维多点地震激励下视波速及地震非平稳性对结构随机地震响应的影响.研究结果表明:考虑地震动的空间效应对悬索桥结构响应有很大影响,地震动的行波效应对结构响应的影响比部分相干效应的影响大的多;三维地震作用下的结构响应比单维地震的作用明显增加;随着视波速的增大,行波效应对结构响应的影响减弱;按照平稳地震激励所作的随机地震响应分析,计算结果是偏安全的.     

地基辐射阻尼对结构地震响应的影响

ABAQUS作为一种功能强大的工程分析模拟软件,在动力响应分析中具有很大优势.为此,将黏弹性边界单元与大型商业软件ABAQUS相耦合,利用ABAQUS实现对黏弹性边界的模拟,通过算例比较了结构在黏弹性边界、黏性边界和固定边界条件下的动力响应,并在考虑黏弹性边界影响的情况下,对一实际水闸地基系统进行了地震响应分析.分析结果表明:黏弹性边界精度明显高于其他2种边界,可用于结构土动力相互作用分析;辐射阻尼能够显著减小结构地震响应30%～40%.     

大底盘多塔楼结构基础隔震非线性时程分析

针对当前采用比较多的一种结构大底盘多塔楼结构进行分析并提出简化模型,利用有限元方法聚合出其特征矩阵,建立了基础隔震的时程分析计算分析模型,利用MATLAB语言编制了动力计算程序.选择了一幢4塔楼10层,底盘为框架,塔楼为砌体的工程作为数值算例,分别计算这种结构在地震作用下采用隔震和非隔震结构时各个塔楼和各层的位移、加速度、基底剪力等地震响应,将两种情况下的响应进行比较.结果表明该结构采用基础隔震可以显著地降低地震的破坏作用.     

基于状态空间理论的工程结构地震时程响应分析

基于状态空间理论分析与计算工程结构地震时程响应问题,根据结构动力学方程,引入结构系统的状态变量,建立结构地震时程响应分析的状态方程,并给出非齐次状态方程的解.为了求解矩阵指数函数,着重介绍了凯莱-哈密尔顿(Kaley-Hamilton)法、状态空间迭代法和精细积分法.对结构动力时程响应问题按这三种解法分别建立了计算格式,并编制相应计算程序.最后,给出若干数值算例,其计算结果表明,状态空间法分析计算结构动力时程响应,其精度好,效率高,是一种非常有效的方法.     

张拉膜结构风振响应的数值风洞模拟

膜结构作为一种风敏感结构,其风致振动需考虑流固耦合效应.建立膜结构风振响应的数值模拟平台,该平台调用已有的结构计算模块ANSYS以及流场求解模块CFX,并开发了大位移边界下的动态网格更新以及流固耦合边界的自匹配功能,从而实现了膜结构风振响应的数值模拟计算.利用该平台对工程应用较为广泛的典型张拉膜结构进行了初步风致振动响应研究.数值模拟结果显示:张拉膜结构的风振是由结构多个模态的耦合叠加所组成,其风振响应体现了结构较强的几何非线性特征;来流的风速大小、风向角以及张拉膜的预张力、矢跨比等因素都会对结构的风振响应产生一定的影响.     

隧道地震分析中两种边界条件的比较

采用固定边界和粘-弹性边界对隧道结构进行了地震响应分析,得到了隧道结构在两种边界条件下的应力和位移响应以及水平地震荷载作用下衬砌的薄弱部位。结果表明,在隧道结构地震分析的数值模拟问题中,宜采用粘弹性边界模拟地基的无限性。     

基于结构模态的纵向采空区群爆破动力响应

构建纵向采空区群离散多自由度动力响应模型,提出基于结构模态的空区群爆破动力响应分析方法.针对某金矿工程实例,对该方法进行检验分析.结果表明:该方法计算结果可直观反映采空区群内部岩体的位移与速度响应规律,揭示岩体爆破动力响应特性,与数值模拟结果趋于一致;受内部阻尼作用,岩体作减幅振动,振幅逐渐衰减至0;在爆破荷载施加位置,岩体响应强度最大,随着与爆破作用点之间距离增大,响应强度呈减弱趋势.结构模态分析方法可大幅缩短计算时间、提高计算效率,为岩体的动力响应研究提供了一种新方法.     

爆炸荷载作用下大坝破坏分析的数值模拟研究进展

对近年来爆炸冲击荷载作用下大坝动力响应和破坏分析所采用的数值模拟方法的研究进展和发展趋势进行综述。重点总结现有计算爆炸力学数值方法进行大坝爆炸动力响应特征和破坏过程分析的研究成果,指出大坝爆炸响应分析是一个涉及炸药爆炸、爆炸冲击波形成和传播、冲击波或爆炸产物与坝体相互作用以及坝体结构动态响应的完整连续过程,同时总结了水库大坝环境中的爆炸荷载分类、特点及其对大坝结构的破坏效应。指出各种爆炸条件下大坝的爆炸模拟需要关注的不同问题,今后需要在目前研究基础上及时吸收计算力学的最新研究成果,发展高精度的数值计算方法和高效率的数值求解体系,实现大坝爆炸动力响应的全过程仿真模拟。     

钢-混凝土组合框架地震响应有限元时程分析

将组合梁及组合柱退化三折线最大点指向弯矩-曲率恢复力模型曲线类型划分为12类,建立弯矩-曲率恢复力模型曲线类型转化关系,并将组合梁及组合柱弯矩-曲率恢复力模型程序化.利用三段变刚度杆单元矩阵编制了组合结构弹塑性地震响应时程分析数值计算程序,分析程序采用了杆系模型,能更好地反映结构变形特性,便于发现结构薄弱环节.利用该数值计算程序对不同地震强度下的组合框架试件地震响应进行了计算,结果表明:采用三段变刚度杆单元矩阵和退化的三折线最大点指向恢复力滞回模型可以有效地求解组合框架地震响应,为组合框架结构弹塑性地震响应提供一种有效的分析方法.     

土-海底沉管隧道体系三维地震响应分析

以港珠澳大桥工程中大型海底沉管隧道为工程背景,根据工程场地土层地质实际分布情况,建立了沉管隧道上方无回淤土和有回淤土两种计算条件下的土-沉管隧道体系的大型三维精细化有限元计算模型.在计算模型中考虑了沉管接头非线性、土与隧道间的接触非线性和土层介质非线性等特征.采取直接从基岩面输入一致地震和地震行波两种激励方式,运用动力显式算法对土-沉管隧道体系进行地震响应分析.数值结果表明,回淤土体减小了模型的自振频率,增大了隧道的地震响应;不同地震波激励形式和激励方向对隧道接头的相对变形和管节内力响应的影响不容忽视.     

云计算中虚拟网络服务的性能测量及运营实践

在云计算中,虚拟网络服务是核心的服务之一,用户可以在云环境中创建属于自己的虚拟网络部件,而不用考虑底层的物理网络环境.OpenStack作为目前最流行的开源云计算平台,可以通过不同的方法和技术来实现虚拟网络服务.本文针对当前的OpenStack版本,对其虚拟网络服务不同的实现方法和技术进行了详细的分析与性能测量,并介绍了上海交通大学云计算平台的运营实践现状,为高校建设云计算虚拟网络服务提供了参考.