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单步无条件稳定显式结构动力学算法
1
作者 李常青 李正藩 蒋丽忠 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1136-1145,共10页
在结构动力学分析中,数值积分方法通常被用来高效和准确地求解复杂结构系统在动态负载下的响应。基于量纲分析的原理,提出一种求解结构动力学问题的单步无条件稳定显式算法。首先对所构造的关于位移和速度的函数关系式进行无量纲化处理... 在结构动力学分析中,数值积分方法通常被用来高效和准确地求解复杂结构系统在动态负载下的响应。基于量纲分析的原理,提出一种求解结构动力学问题的单步无条件稳定显式算法。首先对所构造的关于位移和速度的函数关系式进行无量纲化处理,然后通过算法精度要求、无条件稳定条件和数值阻尼可控条件确定了其最终递推格式,并根据算法最终递推格式分析得出算法耗散与弥散特性、超调和自启动特性和多自由度系统计算步骤,最后通过数值算例验证了算法的收敛精度、可控数值阻尼和计算效率优势。研究结果表明:对于线性和非线性系统,该算法都兼具显式算法的非迭代特性和隐式算法的无条件稳定特性;该算法能实现真正意义上的自启动并且在速度和位移上均无超调;该算法的数值阻尼由单自由参数控制,数值耗散和弥散对系统低模态响应的影响可以忽略不计,与具有代表性的非迭代显式算法KR-α法相比,该算法在引入数值阻尼滤除虚假高频模态的同时更真实地保留了低阶振型的贡献,从而表现出更好的计算精度;该算法在求解非线性结构动力学问题时相较于常用隐式算法有着显著的计算效率优势,并略优于两求解器非迭代显式算法KR-α法。研究结果很有希望成为求解非线性结构动力学问题的最新且更加有效的显式算法。 展开更多
关键词 显式算法 非迭代算法 无条件稳定 可控数值阻尼 结构动力计算
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航天器计算结构动力学展望 被引量：8
2
作者 邱吉宝 《计算结构力学及其应用》 CSCD 1993年第2期219-227,232,共10页
本文通过对结构动力学分析在航天器研制过程中具有极为重要的作用的叙述和未来航天器结构动力学的研究情况的展望,指出结构动力学试验仿真是航天器计算动力学研究发展的趋势,通过对结构功力学试验仿真技术途径和苛刻要求的介绍,提出航... 本文通过对结构动力学分析在航天器研制过程中具有极为重要的作用的叙述和未来航天器结构动力学的研究情况的展望,指出结构动力学试验仿真是航天器计算动力学研究发展的趋势,通过对结构功力学试验仿真技术途径和苛刻要求的介绍,提出航天器计算结构动力学前沿研究的几个课题。 展开更多
关键词 航天器 计算结构动力学 仿真
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单步无条件稳定结构动力求解隐式算法 被引量：1
3
作者 李常青 钟志强 +1 位作者 蒋丽忠 聂磊鑫 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3026-3038,共13页
基于量纲分析的思想,提出一种用于求解结构动力问题的单步无条件稳定隐式算法。该算法首先构造位移和速度关于质量、刚度、阻尼等变量的函数关系,然后对方程进行无量纲化处理,引入无量纲系数,最后化简得到位移和速度的递推格式。该算法... 基于量纲分析的思想,提出一种用于求解结构动力问题的单步无条件稳定隐式算法。该算法首先构造位移和速度关于质量、刚度、阻尼等变量的函数关系,然后对方程进行无量纲化处理,引入无量纲系数,最后化简得到位移和速度的递推格式。该算法在位移和速度递推格式中不包括加速度项,但能提供2阶精度加速度输出,从而实现真正的自启动。理论分析表明算法具有无条件稳定、2阶精度、可控数值阻尼和无超调特性。分别以单自由度结构和多自由度结构为对象,考虑不同的阻尼条件,对比分析各种算法的数值特性。研究结果表明:通过对算法中的自由参数进行设计,该算法可等价于Newmark平均加速度法,实现零振幅衰减和较低的周期延长,同时与Houbolt法和Wilson-θ法相比,具有更优的频谱特性,能得到更精确的计算结果;与Generalized-α法相比,该算法在有阻尼的情况下,位移、速度和加速度均有2阶精度,同时具有更低的计算误差。通过引入数值阻尼,该算法能更加有效地滤除高频响应分量,更大程度地保留低频响应的贡献,提供更好的计算精度。研究成果可以为结构动力问题的求解提供新方法,为算法的研究提供新思路。 展开更多
关键词 隐式算法 量纲分析 可控数值阻尼 无条件稳定 结构动力计算
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基于结构动力学方法的气动弹性分析 被引量：2
4
作者 周文博 陈力奋 +1 位作者 杨琼梁 唐国安 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期135-138,共4页
对于气动与弹性的耦合模型,给出气动力的频域公式,并表示成有理多项式,通过等价的变换,能够推导出与结构动力学方程完全相似的、关于求解变量的二阶常微分方程组。于是,可以在计算结构动力学框架下实现气动弹性问题的分析和计算。此方... 对于气动与弹性的耦合模型,给出气动力的频域公式,并表示成有理多项式,通过等价的变换,能够推导出与结构动力学方程完全相似的、关于求解变量的二阶常微分方程组。于是,可以在计算结构动力学框架下实现气动弹性问题的分析和计算。此方法将通用计算结构动力学程序的功能与试验或数值分析得到的气动力模型相结合,简化了气动弹性的耦合分析、提高计算效率。 展开更多
关键词 气动弹性 非定常气动力 计算结构动力学
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调谐液柱阻尼器-结构系统风致振动响应的CFD/CSD耦合分析方法
5
作者 黄鹏 吴玖荣 +2 位作者 傅继阳 孙连杨 王加雷 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期236-245,254,共11页
针对调谐液柱阻尼器(tuned liquid column damper, TLCD)难以建立其精确的非线性理论分析模型,且其力学性能试验成本高和耗时长等问题,首先采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,对TLCD系统的力学性能和动力特征进行仿真模拟,在此基础... 针对调谐液柱阻尼器(tuned liquid column damper, TLCD)难以建立其精确的非线性理论分析模型,且其力学性能试验成本高和耗时长等问题,首先采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,对TLCD系统的力学性能和动力特征进行仿真模拟,在此基础上进一步提出了基于计算流体动力学/计算结构动力学(CFD/CSD)耦合分析方法,求解带TLCD系统的高层建筑结构的风致动力响应。通过开展某一TLCD系统在特定底部激励下的力学性能和动力特性试验,得到其内液体晃荡的自由液面波高和晃动力时程,验证了CFD数值模拟方法可以准确地分析TLCD水箱内液体的非线性晃动特征。随后对风工程领域广泛采用的76层建筑结构振动控制Benchmark模型,假设其顶部设置TLCD系统时主体结构在三种风速重现期(10、50和100年)风速对应的横风向动力风荷载激励下的风致控制效率,采用提出的CFD/CSD耦合分析方法,进行了数值仿真模拟分析。耦合分析结果表明,TLCD系统对Benchmark模型的风致加速度、速度和位移响应均有一定的控制效果,对加速度响应的控制效果要优于对位移响应的控制效果。该研究方法可为复杂TLCD系统对高层建筑的风振控制分析提供有效的参考。 展开更多
关键词 调谐液柱阻尼器(TLCD) 高层结构 风振控制 计算流体动力学(CFD) 计算结构动力学(CSD) CFD/CSD耦合分析方法
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抽水蓄能电站地下厂房自振频率特性研究 被引量：3
6
作者 马雨峰 吕风英 +3 位作者 刘双华 王兰普 王波 陆长亮 《水利与建筑工程学报》 2020年第5期221-225,共5页
以丰宁抽水蓄能电站地下厂房为原型,采用三维有限元软件ANYSYS对1#机组段地下厂房进行了结构动力计算,分析了厂房可能出现的振源,并对其进行相应复核,运用谐响应分析法对不同扰动幅值及动荷载频率下厂房整体结构的动力响应,通过厂房自... 以丰宁抽水蓄能电站地下厂房为原型,采用三维有限元软件ANYSYS对1#机组段地下厂房进行了结构动力计算,分析了厂房可能出现的振源,并对其进行相应复核,运用谐响应分析法对不同扰动幅值及动荷载频率下厂房整体结构的动力响应,通过厂房自身的振动特性,对厂房整体结构进行了共振复核,结果表明:当厂房处于较低频率时,其机械的转速、叶片数等基本不会出现共振的危险,整体结构稳定;厂房整体共振频率可能性小,整体受动力影响较小,振动来源及所振动的速度和加速度都是在承受范围内,结构设计规范,设计合理。 展开更多
关键词 自振特点 有限元 结构动力计算 共振复核
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传热管流体诱导振动特性的数值研究 被引量：8
7
作者 冯志鹏 臧峰刚 张毅雄 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1807-1813,共7页
本文利用有限体积法离散非稳态湍流黏性、不可压缩的N-S方程及LES湍流模型,用有限元方法离散传热管结构,结合动网格控制技术,实现了流体-结构两个物理场之间的交互作用。基于数值模型,通过响应分支、相位角、Lissajou图、运动轨迹、相... 本文利用有限体积法离散非稳态湍流黏性、不可压缩的N-S方程及LES湍流模型,用有限元方法离散传热管结构,结合动网格控制技术,实现了流体-结构两个物理场之间的交互作用。基于数值模型,通过响应分支、相位角、Lissajou图、运动轨迹、相图以及Poincare截面映射,分析了传热管在不同响应阶段的运动行为和响应特性,以及升力系数与横向位移的极限环与分叉等非线性特性。研究结果表明:传热管的流体诱导振动系统存在一个拟上端分支;在均匀湍流流动作用下,三维弹性管的升力与横向位移并未出现周期解的分叉。 展开更多
关键词 流体诱导振动 大涡模拟 计算流体力学 计算结构动力学
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基于聚合多重网格方法的跨音速颤振的数值模拟 被引量：1
8
作者 夏健 刘锋 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期95-99,共5页
采用流固耦合方法对跨音速颤振进行了数值模拟。流体方面在非结构网格上用有限体积方法求解了Euler方程;结构方面则求解了后掠机翼典型剖面的结构模态方程。时间推进采用双时间步长:对每一真实时间步,都通过基于聚合多重网格方法的伪时... 采用流固耦合方法对跨音速颤振进行了数值模拟。流体方面在非结构网格上用有限体积方法求解了Euler方程;结构方面则求解了后掠机翼典型剖面的结构模态方程。时间推进采用双时间步长:对每一真实时间步,都通过基于聚合多重网格方法的伪时间步推进,对流体和结构方程交替迭代,得到一个稳态的流固耦合的解。文章最后给出了NACA64A010翼型剖面的跨音速颤振边界,与相关文献的计算结果符合良好。 展开更多
关键词 颤振 跨音速 非结构网格 计算流体力学 计算结构动力学 聚合多重网格
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横向流下螺旋管束流致振动研究
9
作者 翟延飞 丁振宇 +2 位作者 唐迪 杨佳欢 包士毅 《高技术通讯》 CAS 2023年第1期97-105,共9页
螺旋管式换热器结构紧凑、热补偿性优良,用于小型模块化核反应堆中,其壳程内的流致振动(FIV)是诱发换热管失效的一个重要原因。针对核电站中的螺旋管式蒸汽发生器内部螺旋管流致振动问题,建立考虑支撑结构约束下的螺旋管有限元模型,采... 螺旋管式换热器结构紧凑、热补偿性优良,用于小型模块化核反应堆中,其壳程内的流致振动(FIV)是诱发换热管失效的一个重要原因。针对核电站中的螺旋管式蒸汽发生器内部螺旋管流致振动问题,建立考虑支撑结构约束下的螺旋管有限元模型,采用三阶模态叠加下的计算流体动力学(CFD)/计算结构动力学(CSD)耦合方法,研究了相邻管的振动对目标管振动的影响。研究结果表明,三阶模态叠加耦合方法能更加精确地模拟换热管振动响应,流场中相邻两管的振动对目标管升力方向上的振动有明显的削弱现象。 展开更多
关键词 螺旋管式蒸汽发生器 流致振动(FIV) 模态叠加 计算流体动力学/计算结构动力学(CFD/CSD)耦合
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