多点地震输入下结构地震反应分析的频域精细传递矩阵法

正确的地震输入方式是研究工程结构抗震性能的首要因素。结构的地震反应分析,需要考虑多点地震输入的影响。将精细传递矩阵理论与拟静力原理相结合,建立多点地震输入下结构地震反应分析的频域精细传递矩阵法。首先,根据梁单元的几何物理关系,建立梁单元的状态传递矩阵;其次,根据傅里叶变换,建立集中质量两侧的状态传递矩阵;然后,根据转折处及分支点处的结构特点,建立转折处及分支点处的状态传递矩阵;最后,根据结构的实际特点,建立结构总的传递矩阵。在上述算法的基础上,编制了计算程序,并进行了相应的算例计算。算例计算结果表明,结构在水平方向地震力的作用下,边柱的地震反应考虑一致激励较为合理;中柱水平方向考虑一致激励较为合理,而竖直方向应考虑多点激励的不利影响。     

结构动力特性分析的传递矩阵法

分析了传递矩阵法的基本原理,将传递矩阵法应用于结构的振动特性分析,推导了该方法的计算公式,编制了计算程序,进行了相应的算例计算,并与精确解进行了对比。     

广义高阶有限条传递矩阵法

针对广义边界条件下的薄板屈曲问题,通过采用半解析广义高阶有限条法,结合传递矩阵法,推导出高阶有限条弹性刚度矩阵以及几何刚度矩阵,提出了矩形薄板屈曲分析的广义高阶有限条传递矩阵法。结合实例对提出的广义高阶有限条传递矩阵法和有限元法进行对比,分析了广义边界条件下矩形薄板的屈曲载荷因子与屈曲模态,发现两种方法的结果具有很好的一致性。同时,算例证明了广义高阶有限条传递矩阵法在单元数较少时计算结果也能与有限元法吻合较好,并且其计算精度比有限条传递矩阵法更高,证明了此方法可计算广义边界条件的矩形薄板屈曲问题。     

多层地基Terzaghi一维固结解

分析了传统Terzaghi一维固结方程的求解方法的缺点及局限性,提出了结合传递矩阵的分析技术来求解多层地基Terzaghi一维固结问题的方法。运用Laplace变换法求解Terzaghi一维固结方程,得到了单层地基的初参数解及传递矩阵,然后用传递矩阵法推导出多层地基Terzaghi一维固结问题理论解答,并就单层固结与多层固结分析进行了相应的数值计算,得到了简明的解析解。结果表明:提出的计算方法计算工作量小,精度高,适于工程应用。     

空间直梁传递矩阵的物理意义推导法

基于传递矩阵中各元素的物理意义,采用单元基本计算体系,利用平衡条件和虚功原理推导了考虑弯矩、剪切和轴力影响的空间弹性直梁在无外荷载及各种外荷载作用下的传递矩阵,并针对实例,对所推导公式进行编程运算,得到示例桥梁关键截面的内力。将计算结果与有限元法计算结果进行比较,二者吻合良好,表明推导方法可行。该方法避免了初参数法的繁琐,概念清晰,求解简便,并可以应用到其他结构在不同荷载情况下传递矩阵的推导。     

结构动力分析的柯特斯精细积分法

利用指数矩阵的精细算法及精度较高的柯特斯积分方法,并将二者结合,形成柯特斯精细积分法.文中推导了该方法的计算过程,讨论了该方法的稳定性.该方法运用柯特斯积分方法求解精细积分法中的向量积分,不仅避免了矩阵求逆和实际工程中逆矩阵不存在的问题,方便算法的编程,保证了算法在大型实际结构工程中的应用,而且无需对非齐次项进行数学拟合.该方法的精度取决于柯特斯积分的精度.算例结果表明,柯特斯精细积分法具有较高的可靠性,能较好地适应结构的动力反应分析.     

筒承式贮仓实用地震反应分析方法

本文提出了利用传递矩阵计算筒承式贮仓地震反应的方法。考虑到贮料在地震时具有耗能作用的特点,在建立计算模型和传递矩阵时又利用复阻尼理论把贮料阻尼和结构阻尼予以了分别考虑。为满足传递矩阵方法的需要,利用快速富氏变换理论对地震波进行了适当的处理。本文方法与试验结果对比表明,本文所提出的方法是可靠的,对于筒承式贮仓的地震反应分析具有实用意义。     

基于Wilson-θ精细积分法的结构地震时程反应分析

将精细积分法与Wilson-θ法结合起来求解结构动力方程,提出了Wilson-θ精细积分法,并应用于结构的地震时程反应分析中。该方法通过引入Wilson-θ法的基本假设,对结构动力微分方程进行降阶,然后再应用精细积分法和牛顿-柯特斯公式进行逐步积分,这样既降低了矩阵的阶数又避免了矩阵的求逆。最后,给出若干算例,计算结果表明,该方法对于地震作用具有较好的适应性,且精度好,效率高,可以在工程中推广应用。     

ANALYSIS OF TIME HISTORY RESPONSES OF STRUCTURES DURING EARTHQUAKES BASED ON WILSON -0 PRECISE INTEGRATION METHOD

将精细积分法与Wilson-θ法结合起来求解结构动力方程,提出了Wilson-θ精细积分法,并应用于结构的地震时程反应分析中。该方法通过引入Wilson-θ法的基本假设,对结构动力微分方程进行降阶,然后再应用精细积分法和牛顿-柯特斯公式进行逐步积分,这样既降低了矩阵的阶数又避免了矩阵的求逆。最后,给出若干算例,计算结果表明,该方法对于地震作用具有较好的适应性,且精度好,效率高,可以在工程中推广应用。     

传递矩阵法在等截面梁计算中的应用

传递矩阵是我国随着计算机发展从而兴起的一种结构分析方法。它根据结构控制的微分方程精确解答,并借助于计算机,利用矩阵的简单相乘对结构进行静态、动态及稳定性分析。Matlab程序在数值计算方面有巨大的优势,尤其是矩阵计算比其他编程软件简单。本文简单介绍了用Matlab编写等截面直梁传递矩阵的计算。     

Buckling analysis of thin-walled members with closed cross sections

In this paper, an analytical procedure for the elastic buckling problems of thin-walled members with closed cross sections by the transfer matrix method is presented. The transfer matrix is obtained from the differential equations for a plate subjected to axial load, and the extended transfer matrix for closed cross sections is derived from that for branched panels. The analytical local and overall elastic buckling loads for thin-walled members with closed cross sections can be obtained simultaneously. Furthermore, a technique to estimate the buckling mode shapes of these members is also shown. To investigate the accuracy and efficiency of this method, some numerical examples are presented.     

求解层状轴对称课题的传递矩阵法

总结了求解轴对称层状半无限体的传递矩阵法 ,认为静态弹性、静态粘弹性、动态弹性和动态粘弹性轴对称层状半无限体都可以用统一的状态方程来描述 ,参照现代控制论中求解状态方程的方法 ,解出上述方程组 ,然后针对半无限体特殊的边界情况进行了处理 ,并以动态问题为例 ,给出动态传递矩阵的具体表达式及已知表面状态向量时的应力、位移表达式 ,最后给出了传递矩阵的几点性质。     

单向变厚度正交异性板的自由振动

提出了单向变厚度正交异性板自由振动分析的传递矩阵法，应用解析法得到等厚正交异性板自由振动的正确传递矩阵，然后将单向变厚度板划分成一系列等厚板单元，再利用传递矩阵原理求得单向变厚度正交异性板自由振动的整体传递矩阵．最后，通过算例表明板厚度变化对自振频率的影响。     

局部覆盖约束阻尼圆柱壳振动的改进传递矩阵法

对局部覆盖约束阻尼圆柱壳的传递矩阵法进行改进,将状态向量和边界条件向量分开选择,再引入一个关联矩阵将他们连接起来,大大简化了状态向量一阶导数的求解,进而简化了传递矩阵的求解。将约束层和阻尼层引入到未覆盖段,令其为常数,将约束段的边界条件进一步传递到未覆盖段,可以方便的求局部覆盖约束阻尼圆柱壳的总传递矩阵。在覆盖阻尼材料较为分散时也可很快求出传递矩阵,进而分析其振动特性。     

用转移矩阵法计算高耸塔架和桅杆

本文提出用转移矩阵法来计算塔架和桅杆的内力、位移、稳定和振动。将结构顶部和底部的节点力和位移的关系通过转移矩阵来表达，并引用边界条件求解，最后得到各塔层的内力和位移。对一个横截面边数为ｎ、尾数为ｍ的塔架其基本未知量为６ｎ个，与层数无关，而常用的矩阵位移法的基本未知量则为３ｍｎ个，两者相差ｍ／２倍。因此采用本文方法时计算存储量可大大减少，从而可在小容量的计算机或计算器上进行。     

基于GIS的城市公交换乘模型与实现

目前大部分的城市公交换乘模型均是基于数据库模式。该模式具有数据管理方便、查询效率高等特点,但仍然存在一些问题与不足,如在处理空间数据上的缺陷以及查询结果无法进行图形可视化显示等。另外,基于数据库的换乘模型普遍忽视人们的出行心理,将换乘区间设置为同站换乘或以中转站为中心,一定距离内的站点设为可换乘站点,这与人们出行的实际情况并不一致。本文在已有公交换乘模型的基础上,结合GIS在处理空间数据方面的优势,提出了基于GIS的城市公交换乘模型。通过Dijkstra算法解算城市中站点间的最短路径,根据最短路径设定站点的公交换乘区,并利用换乘矩阵记录公交换乘区。本文设定了300 m换乘矩阵、500 m换乘矩阵和800 m换乘矩阵,乘客可以根据可以忍受的最大步行换乘距离选择换乘矩阵以设定适合其自身的公交换乘区,并以此为基础通过数据分析解算最优公交路线,并以可视化的方式进行显示。以杭州市的公共交通系统为例进行了试运算,结果表明加入换乘矩阵的公交换乘模型与实际情况更加吻合,最后总结了实现步骤和试算结果。     

Mechanical effects of tunneling on adjacent pipelines based on Galerkin solution and layered transfer matrix solution

The mechanical analysis of undercrossing tunneling on adjacent existing pipelines is an important challenge that geotechnical engineers may need to face when designing new excavation projects. A Galerkin solution and a layered transfer matrix solution for the tunnel–soil–pipeline interaction are given in order to compare the effects of soil stratifications on the pipeline behavior subjected to tunnel-induced soil movements. For the Galerkin solution, the soil is modeled by the modulus of subgrade reaction and the governing differential equations are converted to finite element equations using the Galerkin method. To take full consideration for non-homogeneous soil characteristics, a layered soil model is employed in the layered transfer matrix solution by applying the double Laplace transform and transfer matrix method. The differences between the two proposed solutions are verified with several examples including centrifuge modeling tests, finite difference numerical analysis and measured data in situ. Furthermore, the parametric analysis to existing pipelines in several representative layered soils in Shanghai is also carried out. The results discussed in this paper indicate that the Galerkin solution can estimate the pipeline mechanical behavior affected by tunneling in homogeneous soil with good precision. The layered transfer matrix solution is more suitable to simulate the soil stratifications on the pipeline behavior than the Galerkin solution.     

变刚度框架—剪力墙结构抗地震荷载剪力墙数量的优化分析

本文用微分方程法导出结构单元矩阵,根据相邻两个计算单元的协调条件推导出传递矩阵。以结构基础的边界条件为初始值,通过传递矩阵从下而上传导到结构的顶部,再由其顶部边界条件求出第一单元位移及内力,从而求出考虑剪力墙剪切、弯曲变形时的结构变形和内力。文中介绍了用矩阵传导法形成柔度矩阵,用迭代法求结构的自振周期,以及等效地震荷载的换算。在表达了目标函数和约束条件的式子以后,建立了确定剪力墙最优数量的数学模型。最后通过工程实例来说明本文的方法。     

Kombiniertes Verfahren zur wirklichkeitsnahen Berechnung schlanker Stahlbetonstabtragwerke

Combined method for a realistic analysis of slender reinforced concrete frames A more realistic and, hence, nonlinear analysis of reinforced concrete structures is becoming increasingly important. A combination of the displacement method, the transfer matrix method, and a cross section module is suggested which leads to an effective analysis method for general reinforced and prestressed concrete frames. The combined method considers both material and geometrical nonlinearities including large deformations. The first level computation of the system is incrementally and iteratively carried out by the displacement method. At element level, an extended transfer matrix method is used for determining both the internal forces at the element end nodes and the stiffness matrix. The transfer matrix method is recursively applied to the deformed element, which is discretized into individual segments whose number and lengths depend on the stiffness gradient. The cross section module is based on cross‐sectional integration. It takes into account nonlinear material behavior including cracking, softening, and yielding of reinforcement.