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基于数值子结构方法的结构弹塑性分析 被引量:13
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作者 孙宝印 张沛洲 +1 位作者 古泉 欧进萍 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期465-472,共8页
结合震害调研及数值分析可知,结构最终失效可能仅由部分关键构件破坏引起,大部分构件仍处于弹性或小变形状态。因此为提高计算效率,在结构全过程分析中一致采用非线性单元建模并非必要,同时为准确考虑关键构件的非线性响应,本文提出一... 结合震害调研及数值分析可知,结构最终失效可能仅由部分关键构件破坏引起,大部分构件仍处于弹性或小变形状态。因此为提高计算效率,在结构全过程分析中一致采用非线性单元建模并非必要,同时为准确考虑关键构件的非线性响应,本文提出一种新的数值子结构建模策略。进入弹塑性状态后,针对一般钢构件或钢筋混凝土构件采用动态替换子结构方法在单元或截面层次将其替换成非线性单元或非线性截面,并基于OpenSees平台开发了两类新单元予以实现;针对可能发生严重损伤的关键构件,采用隔离子结构方法将其隔离并建立精细化分析模型,考虑主、子结构间不同尺度边界耦合,并推导了切线刚度的传递关系,采用Client/Server技术在OpenSees平台开发了一类新的接口单元予以实现主、子结构之间的信息传递。为验证新开发单元的合理性,分别以钢及钢筋混凝土平面框架结构为例,采用纤维单元、动态替换子结构方法以及隔离子结构方法建模进行静、动力分析。计算结果表明,采用本文提出的动态替换子结构方法与常规建模方法的计算结果完全吻合并且可大幅缩短计算耗时,随着荷载水平的增大,结构中受到动态替换的构件比例急剧增大,计算效率提高程度略有降低,但仍远高于常规模型;采用本文提出的接口单元可准确传递主、子结构间的界面信息,为隔离数值子结构方法在结构弹塑性分析中的应用提供了基础。 展开更多
关键词 数值子结构 弹塑性 计算效率 纤维模型 OPENSEES
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回归法在实时混合模拟数值子结构不确定性分析中的应用 被引量:1
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作者 徐伟杰 陈城 +3 位作者 陈梦晖 郭彤 黄亮 王燕华 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期96-100,共5页
为了分析实时混合模拟试验数值子结构不确定性对试验的影响,采用多项式混沌展开建立不同时滞情况下数值子结构不确定参数与位移最大值的代替模型.多项式混沌展开的系数采用回归法计算,并基于模型误差对多项式混沌模型进行评价.模拟结果... 为了分析实时混合模拟试验数值子结构不确定性对试验的影响,采用多项式混沌展开建立不同时滞情况下数值子结构不确定参数与位移最大值的代替模型.多项式混沌展开的系数采用回归法计算,并基于模型误差对多项式混沌模型进行评价.模拟结果表明,时滞和不确定性参数均方差越大,位移最大值的均值和方差越大.当不确定性参数均方差为均值的0.05、0.10和0.20倍时,模型误差的变化范围分别为0.002%~0.02%、0.02%~0.4%和0.5%~5%,说明基于多项式混沌展开的实时混合模拟数值子结构不确定性分析精度受不确定性参数方差的影响. 展开更多
关键词 实时混合模拟 不确定性 数值子结构 多项式混沌 时滞
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大型结构局部非线性问题的数值子结构方法的验证与改进 被引量:1
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作者 邱栋星 汪磊 +1 位作者 孙宝印 古泉 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期125-132,共8页
对超高层建筑、超大跨度桥梁和高速铁路等重大工程进行有限元动力分析时,由于结构的模型非常大,自由度数有数千万,计算成本往往非常高,计算效率比较低.虽然数值子结构方法能较好地解决这类问题,但是仍然存在不足:通过子结构静力分析得... 对超高层建筑、超大跨度桥梁和高速铁路等重大工程进行有限元动力分析时,由于结构的模型非常大,自由度数有数千万,计算成本往往非常高,计算效率比较低.虽然数值子结构方法能较好地解决这类问题,但是仍然存在不足:通过子结构静力分析得到的非线性修正力项不适用于动力子结构问题;且使用不迭代算法的数值子结构方法要求计算步长很小,导致计算时间较长.针对这些问题,本文将非线性修正力计算从子结构静力分析拓展到动力分析问题中,可更精确地考虑子结构的动力效应;另外提出隔离子结构的响应预测修正方法,可增加计算步长,极大地提高计算效率.通过数值算例将改进的数值子结构方法与完整结构的标准解进行对比,验证了此改进方法的精度和计算误差. 展开更多
关键词 大型结构 局部非线性 数值子结构 计算效率 计算精度 响应预测修正
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基于数值子结构的OpenSees与LS-DYNA联合计算 被引量:1
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作者 张宁 张德宇 古泉 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期15-21,共7页
框架结构在冲击作用下的分析,往往由于其体量大且冲击作用面小等矛盾给数值模拟带来很大困难。框架结构的失效常常由某个关键构件破坏引起,而整体仍处于弹性状态,故在模拟中采用统一的非线性建模并非必要。为应对以上问题,文中采用数值... 框架结构在冲击作用下的分析,往往由于其体量大且冲击作用面小等矛盾给数值模拟带来很大困难。框架结构的失效常常由某个关键构件破坏引起,而整体仍处于弹性状态,故在模拟中采用统一的非线性建模并非必要。为应对以上问题,文中采用数值子结构方法(NSM)对结构中进入非线性状态的构件进行隔离并精细化模拟,使得大体量结构的冲击问题转化为主结构线弹性分析和子结构非线性分析的问题。基于NSM,提出并实现了OpenSees与LS-DYNA的联合计算方法。利用该方法研究和分析ECC材料在抗冲击方面的作用,验证了OpenSees与LS-DYNA联合计算的可行性和ECC材料的优越性。 展开更多
关键词 非线性分析 数值子结构 ECC材料 纤维模型
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设备-结构动力相互作用振动台试验方法研究 被引量:4
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作者 姜忻良 张崇祥 +1 位作者 姜南 唐贞云 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期108-115,共8页
为了合理评估设备与结构的抗震性能,开展设备-结构动力相互作用振动台试验方法研究。按照分支子结构方法推导设备-结构动力相互作用运动方程,提出了考虑设备-结构动力相互作用振动台实时子结构试验方法,该方法将设备作为试验子结构由振... 为了合理评估设备与结构的抗震性能,开展设备-结构动力相互作用振动台试验方法研究。按照分支子结构方法推导设备-结构动力相互作用运动方程,提出了考虑设备-结构动力相互作用振动台实时子结构试验方法,该方法将设备作为试验子结构由振动台加载同时结构作为数值子结构由仿真软件计算联合进行振动台试验,能够考虑设备-结构相互作用对设备抗震性能的影响。设计了四层的钢框架设备-结构动力相互作用缩尺模型,进行各地震动作用下的振动台实时子结构试验与传统整体振动台试验。通过比较发现两种试验方法得到的结果基本吻合在一起,证明提出的振动台实时子结构方法是可靠有效的。试验分析表明忽略设备-结构动力相互作用将影响结构或设备真实的地震反应,特别是对于设备反应的影响更显著。 展开更多
关键词 分支子结构 试验子结构 数值子结构 设备-结构动力相互作用 振动台
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高速铁路车-轨-桥耦合系统实时混合试验的高效计算方法 被引量:3
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作者 古泉 张德宇 +4 位作者 国巍 武际亮 袁彬 周惠蒙 王涛 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期123-130,共8页
高速铁路系统实时混合试验中列车运行速度快,需要建立足够长的桥,且必须采用精细化的车-轨-桥耦合数值模型,因此对数值计算的精度和效率都有很高的要求。同时,实时混合试验对实时性要求较高,每一步都需要在极短时间内完成,进一步增加了... 高速铁路系统实时混合试验中列车运行速度快,需要建立足够长的桥,且必须采用精细化的车-轨-桥耦合数值模型,因此对数值计算的精度和效率都有很高的要求。同时,实时混合试验对实时性要求较高,每一步都需要在极短时间内完成,进一步增加了问题的难度。有鉴于此,文中提出了一种新型计算方法——移动荷载积分法,在试验前对桥梁数值子结构计算所需要的数据进行存储,实际计算时对每一时步对应的数据进行抽取和计算,得到当前时步的位移响应。文中还结合弹塑性数值子结构方法将该方法拓展到局部非线性情况,然后通过缩尺高速铁路振动台实时混合试验,系统地验证了该方法的可行性与可靠性。 展开更多
关键词 高速铁路系统 移动荷载积分法 数值子结构 实时混合试验
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固定式海上风力机实时混合试验加载方式研究 被引量:2
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作者 付杰 施伟 +2 位作者 周惠蒙 张昱 李昕 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期160-168,共9页
在传统的海上风力机模型试验中,湍流风载荷在实验室中复现困难,实验室场地的空间限制无法进行大型海上风力机模型试验,上部风力机与下部平台存在的缩尺矛盾也无法深入研究海上风力机全耦合作用机理.随着计算能力的提升、数值积分算法以... 在传统的海上风力机模型试验中,湍流风载荷在实验室中复现困难,实验室场地的空间限制无法进行大型海上风力机模型试验,上部风力机与下部平台存在的缩尺矛盾也无法深入研究海上风力机全耦合作用机理.随着计算能力的提升、数值积分算法以及控制等关键问题研究取得突破,上述矛盾可由实时混合试验方法解决.本文以美国国家可再生能源实验室(NREL)5 MW固定式海上风力机为研究对象,按照1∶90进行缩尺,制作物理子结构模型,开发AeroDyn程序作为数值子结构,添加UDP/IP通信机制作为数据采集与传输方式,以推杆式作动器为加载装置,搭建了完整的实时混合试验系统,进行无海浪工况下的固定式海上风力机实时混合模型试验.将试验结果与FAST软件结果进行对比分析,结果吻合良好,说明了实时混合模型试验方法的可行性.研究结果为海上风力机实时混合模型试验技术的进一步发展提供了参考,为海上风力机结构设计与安全运行提供技术支撑. 展开更多
关键词 固定式海上风力机 实时混合模型试验 数值子结构 物理子结构 数据交换
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