框架剪力墙结构多域组合问题虚边界元求解

虚边界元法作为一种较新的数值计算方法,具有数据准备少,计算精度高等特点,并且克服了边界元直接法中的奇异积分问题.较早期的虚边界元研究工作大多体现于单域问题上;之后,虚边界元法处理多域问题的思想已逐渐研究成熟,且可望得到更广泛的工程应用.将多域组合问题虚边界元法的思想应用于框架剪力墙结构,并结合若干工程实例进行了讨论.从数值算例的计算结果可知,虚边界元法的计算精度、计算效率及其数值稳定性均较好;尤其是相对有限元法,在同等计算精度的前提下其计算自由度大大地减少,且初始数据准备相对简单.     

边界元奇异与近奇异数值积分方法及其应用于大规模声学问题

提出了综合处理Burton-Miller方法所导致的奇异积分与近奇异积分问题的数值求积方法,以此改进了基于常量元素的常规边界元和低频快速多极边界元方法。对于奇异积分问题,利用Hadamard有限积分方法进行解决;对于近奇异积分问题,则采用极坐标变换法和PART方法(Projection and Angular&Radial Transformation)进行克服。与解析解和LMS Virtual.Lab商业软件的结果比较验证了方法的正确性,并对比分析了奇异积分与近奇异积分对计算精度的影响。采用低频快速多极子方法以加速常规边界元法的计算效率,计算分析了计算复杂度,并成功实现了34万自由度大规模问题的计算。结果表明,近奇异积分问题主要由超奇异核函数引起,对计算精度的影响不容忽略;快速多极边界元法的精度与常规边界元法一致,但计算复杂度要远低于后者。     

自由度绑定边界在地下结构动力有限元 分析中的实现与验证

应用数值模拟进行地下结构的动力反应分析时,需要处理计算区域的边界问题。应用有限元软件ABAQUS建立了下卧为刚性基岩的土-结构相互作用模型,在计算区域的两侧边点分别设置自由边界和绑定自由度的人工边界,以远置人工边界的解作为精确解。数值模拟对比分析了自由场地和含有结构场地的动力反应,结果验证了绑定自由度边界在ABAQUS中的适用性和精确度。     

边界元法研究混凝土中氯离子的扩散及分布规律

有限元法是分析氯离子在混凝土中扩散常用的方法,但它需要在时间域上做细密的离散网格,增加了计算时间及模型的复杂性.首次采用边界元法建立二维混凝土结构中氯离子一维扩散分析模型,提出了计算长度的概念及其表达式,使得计算模型中避免了对时间域的离散.同时由于边界元法可以将二维问题降低为一维离散问题,所以该计算模型可以大大简化计算过程,提高计算精度.算例分析验证了该方法的计算效率和可行性.     

剪力墙与框架梁的连接过渡算法研究

建筑结构中的剪力墙与框架梁的平面内连接是一个较难解决的问题,原因主要是由于框架梁是一维单元,仅由单一结点与剪力墙相连,若不加处理,即使剪力墙单元在平面内含有旋转自由度,墙与梁的连接刚度依然会过低(接近于铰接),不能正确传递位移和内力,从而导致计算结果失真。为改善这一问题,提出了三种剪力墙与框架梁的连接过渡处理方法:罚单元法、直接消去法以及过渡单元法。数值试验表明,罚单元法、直接消去法以及过渡单元法具有广泛的适应能力,可对连接部位自动处理并给出合理的计算结果。目前上述算法已在北京市建筑设计研究院有限公司自主研发的设计软件Paco中完整实现,并取得了良好的应用效果。     

高层建筑结构扭转耦联振动自振特性的超元法

提出了高层建筑结构扭转耦联振动自振特性简化计算的超元法,将纵横向各片抗侧力结构简化处理成一根等效柱,空间协同分析时,采用超元法(每个单元由多根杆组成)计算等效柱的侧移刚度矩阵,即得各片抗侧力结构的侧移刚度矩阵,从而组集整个结构的侧移刚度矩阵和扭转刚度矩阵,然后,代入扭转耦联无阻尼自由振动方程,用现有数值分析方法可方便求出结构的自振特性.该法自由度成数倍减少,不论是框架、框-剪结构,还是剪力墙结构,计算侧移刚度矩阵具有统一算式,计算简便.     

框支剪力墙结构考虑楼板变形计算的超元法

框支剪力墙结构考虑楼板变形计算的超元法 ,即将落地墙及框支墙的上部剪力墙简化为等效柱 ,底部框架简化为等代柱 ,楼板视为深梁 ,整个结构可按固定在地面上的十字交叉梁系 ,用矩阵位移法进行空间整体分析 ,自由度很少 ,计算简便。     

高层建筑结构考虑扭转简化分析的超元法

提出高层建筑结构考虑扭转简化分析的超元法,将纵横向各片抗侧力结构均简化处理成一根等效柱。空间协同分析时,采用超元法(每个单元由多根杆组成)计算等效柱的侧移刚度矩阵,自由度成倍减少。不论是框架、框剪结构还是剪力墙结构,计算侧移刚度矩阵、内力和位移时,都具有统一算式,计算简便。     

基于快速多极边界元法的局部场地对地震波高频散射二维模拟

结合快速多极子展开技术与间接边界元法,发展一种新的高频地震波散射(二维平面内)快速模拟方法。精度和效率检验表明该方法具有很高的计算精度、求解效率及良好的数值稳定性,同时可大幅度降低计算存储量。进而以半空间峡谷与凸起地形对平面SV波的高频散射为例,讨论了峡谷及凸起周围地震波宽频散射基本特征,给出了千米尺度局部场地、0~25 Hz频带宽度的散射模拟结果。分析表明:高频SV波垂直入射下,峡谷角部水平和竖向位移均表现出明显的放大效应,而峡谷底部的散射效应较弱;半圆凸起顶部附近水平位移谱峰值高达5.0,山脚处位移反应则受到明显的抑制作用;斜入射情况,峡谷地形迎波面一侧位移幅值较大,而凸起地形则是背波面一侧放大显著。数值结果可为复杂局部场地中大型工程抗震设计提供部分理论依据。     

地下结构粘弹性边界元法分析

本文概略介绍地下结构和围岩的应力与变形的粘弹性边界元法(BEM)分析。采用数值Laplace变换和反演,用统一的计算格式,实现多种流变体模型本构关系的求解。在IBM PC/XT类微机上尝试开发了适应多种力学模型和BEM类型的多功能综合程序。文中附有计算实列。