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非一致地震激励下大跨度桥梁随机振动时域显式法 被引量：15
1
作者 刘小璐 苏成 +1 位作者 李保木 梁雄 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期50-60,99,共12页
对于大跨度桥梁结构,地震激励的空间效应不应忽略。考虑到随机地震激励的非平稳特性,为提高计算效率,有必要在时域内直接开展非一致地震激励下大跨度桥梁的随机振动分析。基于相对运动法,推导非一致地震激励下结构动力响应的时域显式表... 对于大跨度桥梁结构,地震激励的空间效应不应忽略。考虑到随机地震激励的非平稳特性,为提高计算效率,有必要在时域内直接开展非一致地震激励下大跨度桥梁的随机振动分析。基于相对运动法,推导非一致地震激励下结构动力响应的时域显式表达式,提出可考虑非一致地震激励的时域显式直接法,可快速获取结构响应的统计矩;同时提出高效的时域显式随机模拟法,可进一步获取非一致地震激励下结构响应的平均峰值等更全面的统计信息,并可有效实现结构的动力可靠度分析。以某主跨1200m悬索桥为工程实例,开展顺桥向非一致地震激励下的随机振动分析,分别研究地震激励的行波效应、失相干效应和局部场地效应对桥梁关键响应标准差、平均峰值和结构抗震动力可靠度的影响。研究结果表明,对于该桥主梁跨中和主塔塔顶顺桥向位移,非一致地震激励下的响应标准差和平均峰值均小于一致地震激励下的结果;而对于该桥主塔塔底内力,非一致地震激励下的响应标准差和平均峰值有可能大于一致地震激励下的结果,其中弯矩和剪力的平均峰值增幅分别可达21.6%和19.5%;此外,地震激励的空间效应对该桥的体系失效概率也有较大影响。 展开更多
关键词 桥梁工程 随机地震响应 时域显式法 悬索桥 非一致地震激励
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基于时域显式法的非平稳随机地震响应灵敏度分析 被引量：2
2
作者 李雪平 李栋泓 +1 位作者 苏成 魏鹏 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期110-116,124,共8页
分别采用精细积分格式和Newmark-β积分格式推导了非平稳随机地震响应灵敏度的时域显式表达式.并分别将其应用于平面框架与平面桁架问题的灵敏度分析,研究了积分时间步长对两种积分格式的计算精度和效率的影响.发现:当结构主频处于地震... 分别采用精细积分格式和Newmark-β积分格式推导了非平稳随机地震响应灵敏度的时域显式表达式.并分别将其应用于平面框架与平面桁架问题的灵敏度分析,研究了积分时间步长对两种积分格式的计算精度和效率的影响.发现:当结构主频处于地震主频范围内时,在同等精度条件下,基于精细积分的时域表达式效率更高;而在结构主频偏离地震荷载主频范围时,基于Newmark-β积分格式的时域表达式效率更高.该研究成果可以为在考虑非平稳随机振动的结构优化问题中的数值积分算法选择提供有效的参考和借鉴. 展开更多
关键词 灵敏度分析 时域显式法 非平稳随机动力响应
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多孔结构多尺度随机振动分析的渐近均匀化-时域显式法 被引量：2
3
作者 苏成 罗俊哲 许秩 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2023年第1期1-11,共11页
由于具有高比强、高比刚度等优点,多孔结构在土木工程、机械工程和航天航空工程等领域得到了广泛应用.在随机动力荷载作用下多孔结构的随机响应分析是值得关注的研究方向之一.采用多尺度渐近均匀化法,推导了周期性多孔结构动力问题的多... 由于具有高比强、高比刚度等优点,多孔结构在土木工程、机械工程和航天航空工程等领域得到了广泛应用.在随机动力荷载作用下多孔结构的随机响应分析是值得关注的研究方向之一.采用多尺度渐近均匀化法,推导了周期性多孔结构动力问题的多尺度控制微分方程,并建立了多孔结构宏观和细观动力响应的时域显式表达式.在此基础上,结合结构随机振动时域显式法,实现了非平稳随机激励下多孔结构动力响应统计矩的计算.所提出的渐近均匀化-时域显式法,一方面可以发挥多尺度动力分析渐近均匀化法的计算优势,高效建立多孔结构宏观和细观动力响应的时域显式表达式;另一方面也可以利用随机振动时域显式法的计算特点,快速精确地求解非平稳随机激励下多孔结构的随机振动问题.通过数值算例,验证了所提方法在多孔结构非平稳随机振动问题求解中的计算精度和计算效率. 展开更多
关键词 多尺度分析 随机振动 多孔结构 渐近均匀化法 时域显式法
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车桥耦合系统随机振动的时域显式解法 被引量：8
4
作者 苏成 钟春意 周立成 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2017年第1期99-108,共10页
在桥面和轨道随机不平顺作用下,车桥耦合系统振动是一个典型的非平稳随机振动问题.笔者分别建立表征物理演变机制的车辆系统和桥梁系统的动力响应显式表达式,然后利用车桥之间的运动相容条件,建立车桥之间接触力关于桥面不平顺的显式表... 在桥面和轨道随机不平顺作用下,车桥耦合系统振动是一个典型的非平稳随机振动问题.笔者分别建立表征物理演变机制的车辆系统和桥梁系统的动力响应显式表达式,然后利用车桥之间的运动相容条件,建立车桥之间接触力关于桥面不平顺的显式表达式.在此基础上,即可直接利用统计矩运算法则,获得车桥接触力的统计矩演化规律,并进一步计算车辆系统和桥梁系统关键响应的演变统计矩.此外,也可以基于车桥接触力关于桥面不平顺的显式表达式,高效地进行随机模拟(即Monte Carlo模拟,MCS),以获得车桥耦合系统关键响应的演变统计矩及其他统计信息.在上述过程中,由于实现了车桥耦合系统物理演变机制和概率演化规律的相对分离,在响应统计矩计算中,无需反复求解车桥耦合系统的运动微分方程,且可以仅针对车桥接触力及其他所关注的关键响应开展降维计算,大幅提高了车桥耦合系统随机振动的计算效率.数值算例表明,所提出的方法具有理想的计算精度和计算效率. 展开更多
关键词 车桥耦合 桥面不平顺 随机振动 时域显式法 降维
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光脉冲在光波导中传播的显式时域法
5
作者 巨振乐 付君眉 冯恩信 《电子科学学刊》 EI CSCD 1998年第2期247-250,共4页
本文提出一种稳定的模拟光波导中波传播的显式时域方法,该方法以Dufort-Frankel法和变量代换法为基础,采用了显式的差分方法,计算快速,节省内存,行之有效;应用该方法在光波导中将500fs的光脉冲传播2mm,得出了光脉冲的瞬态值及波导参数... 本文提出一种稳定的模拟光波导中波传播的显式时域方法,该方法以Dufort-Frankel法和变量代换法为基础,采用了显式的差分方法,计算快速,节省内存,行之有效;应用该方法在光波导中将500fs的光脉冲传播2mm,得出了光脉冲的瞬态值及波导参数对脉冲的影响情况。 展开更多
关键词 慢包近似 显式时域法 光波导
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结构动力反应分析中的一种显式输入反演方法
6
作者 张晓志 谢礼立 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2001年第1期37-42,共6页
本文简要总结、评述了结构动力反应分析中两类输入反演方法（脉冲函数法和直接时域法）的优 缺点，在此基础上通过应用文献［１］中提出的３阶显式方法，获得了一个关于结构输入反演问题的新解 法──显式直接时域法．新方法集合了脉冲... 本文简要总结、评述了结构动力反应分析中两类输入反演方法（脉冲函数法和直接时域法）的优 缺点，在此基础上通过应用文献［１］中提出的３阶显式方法，获得了一个关于结构输入反演问题的新解 法──显式直接时域法．新方法集合了脉冲函数法和直接时域法的优点，既可按显式求解动力微分方 程，又适用于非线性系统的动力反演问题．最后，通过算例对该方法进行了数值验证． 展开更多
关键词 输入反演 显式直接时域法 结构动力分析 数值分析 脉冲函数法 地震动
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非均质结构非平稳随机响应的快速算法 被引量：2
7
作者 陈玉震 张盛 +1 位作者 陈飙松 张洪武 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第19期24-30,共7页
将扩展多尺度有限元法应用于非平稳随机振动时域显式法中,实现了对非均质结构非平稳随机响应的快速精确计算。首先,论文阐述了扩展多尺度有限元法基本原理。其次,探讨了时域显式法在非平稳随机响应分析中的优势。时域显式法基于动力响... 将扩展多尺度有限元法应用于非平稳随机振动时域显式法中,实现了对非均质结构非平稳随机响应的快速精确计算。首先,论文阐述了扩展多尺度有限元法基本原理。其次,探讨了时域显式法在非平稳随机响应分析中的优势。时域显式法基于动力响应显式表达式直接在时域进行随机振动分析,较传统反应谱法,具有良好的计算精度和计算效率。最后,根据两算法的特性和优势提出统一的多尺度算法框架,使其适用于非均质结构非平稳随机响应分析的快速求解。数值算例验证了该算法的高效性和精确性。 展开更多
关键词 非均质结构 非平稳随机振动 扩展多尺度有限元法 基函数 时域显式法
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非平稳随机地震响应约束下的桁架结构形状与拓扑优化 被引量：4
8
作者 李雪平 李栋泓 +1 位作者 魏鹏 苏成 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期138-145,共8页
基于时域显式方法,针对桁架结构在非平稳随机地震作用下的动力优化问题推导了非平稳随机响应对设计参数的灵敏度,并结合移动渐进线法对桁架结构的截面积及节点坐标进行优化。建立了以体积为目标函数,以水平向及竖向地震作用下位移方差... 基于时域显式方法,针对桁架结构在非平稳随机地震作用下的动力优化问题推导了非平稳随机响应对设计参数的灵敏度,并结合移动渐进线法对桁架结构的截面积及节点坐标进行优化。建立了以体积为目标函数,以水平向及竖向地震作用下位移方差为约束条件的优化模型。通过数值算例说明桁架在非平稳随机地震作用下进行动力优化的可行性以及该方法的有效性。 展开更多
关键词 桁架 非平稳 拓扑优化 时域显式法
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基于单位脉冲响应的人造地震波模拟和结构抗震随机模拟分析
9
作者 李雪平 张磊源 魏鹏 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期74-83,共10页
提出了基于单位脉冲解析响应的显式时域法,将其应用于模拟与我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)中规定的反应谱吻合的人造地震波和建筑结构的抗震随机模拟分析。首先推导了单自由度和多自由度动力系统基于单位脉冲解析响应的显... 提出了基于单位脉冲解析响应的显式时域法,将其应用于模拟与我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)中规定的反应谱吻合的人造地震波和建筑结构的抗震随机模拟分析。首先推导了单自由度和多自由度动力系统基于单位脉冲解析响应的显式时域表达式;然后将单自由度系统的显式时域表达式应用于求解地震动的随机动力方程,利用其能快速求解动力响应的特点,通过迭代,可以高效模拟指定强度的人造地震波和与规范反应谱吻合的人造地震波;接着将模拟得到的地震波和多自由度动力系统的显式时域表达式应用于结构抗震随机模拟分析;最后通过算例进行了验证。基于现有的地震动模型和单位脉冲的显式时域表达可以高效模拟与规范反应谱吻合的地震波;基于单位脉冲的显式时域法结合振型叠加法,在结构抗震随机模拟分析中具有足够的精度和较高的效率,可用于建筑结构抗震时程分析。 展开更多
关键词 结构抗震 单位脉冲响应 显式时域法 人造地震波 随机模拟分析
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非平稳随机激励下线性结构动力响应的小波多尺度分析 被引量：1
10
作者 黄欢 李文雄 +1 位作者 李俞谕 周云开 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2023年第1期177-188,共12页
为了能够有效地建立随机激励作用下结构动力响应均方值、频率与时间之间的关系,基于小波多尺度分析理论,探讨了非平稳随机激励下线性结构动力响应均方值的2种计算方法:(1)先采用显式时域法求解线性结构在不同激励样本下的动力响应样本,... 为了能够有效地建立随机激励作用下结构动力响应均方值、频率与时间之间的关系,基于小波多尺度分析理论,探讨了非平稳随机激励下线性结构动力响应均方值的2种计算方法:(1)先采用显式时域法求解线性结构在不同激励样本下的动力响应样本,然后基于小波多尺度分析技术对各动力响应样本进行多尺度分析;(2)先将不同的激励样本进行小波多尺度分析得到不同尺度下的激励样本,然后再基于显式时域法高效求解线性结构在不同尺度激励样本下的响应样本。最后,基于导出的响应均方值多尺度计算公式得到总的响应均方值。在数值算例部分,采用Meyer小波对结构动力响应实施了小波多尺度分析。算例结果表明,位于结构基频共振区域的那部分激励能量对位移响应均方值有较大的贡献,而对速度响应均方值和加速度响应均方值影响较为复杂。同时,数值算例还表明所提计算方法不受非平稳激励形式的限制,且可以在频域空间高效地识别出激励不同频率区间的能量对结构动力响应均方值的贡献情况。 展开更多
关键词 非平稳 显式时域法 小波理论 多尺度分析
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