地震作用下水-轴对称柱体相互作用的子结构分析方法

针对水-轴对称柱体动力相互作用问题,提出了一种地震作用下水-结构相互作用的时域子结构分析方法.基于三维不可压缩水体的波动方程和边界条件,利用分离变量法将其转换为环向解析、竖向和径向数值的二维模型;基于比例边界有限元推导了截断边界处无限域水体的动力刚度方程,并将水体内域有限元方程和人工边界处的动水压力进行耦合,从而得到结...     

考虑水体压缩性的椭圆柱体地震动水压力分析

地震作用下水与柱体结构的相互作用会对结构产生动水压力,该文研究椭圆柱体的地震动水压力。首先,基于椭圆坐标系推导了椭圆柱体地震动水压力的解析解;其次,通过ABAQUS声固耦合方法验证了提出的椭圆柱体地震动水压力的解析解,算例表明两者误差在1%左右;最后,引入无量纲参数数频率、宽深比和长短轴比,定量分析了水体压缩性对地震动水压力的影响。     

一种高精度圆柱形人工边界条件:水-柱体相互作用问题

针对水-柱体动力相互作用问题,提出一种用于模拟无限域水体的圆柱形高精度时域人工边界条件。首先,基于三维可压缩水体的波动方程和边界条件,采用分离变量法建立了时空全局的精确人工边界条件;然后,将其动力刚度表示为外域模型和波导模型人工边界条件动力刚度的嵌套形式;之后,应用时间局部化方法得到时间局部的高精度人工边界条件;最后,离散高精度人工边界条件,并将其与近场有限元方程耦合,形成一种能够采用显式时间积分方法求解的时间二阶常微分方程组。数值算例表明:提出的三维圆柱形高精度人工边界条件精确、高效、稳定。     

动力荷载作用下水-桩-土相互作用简化分析研究EI北大核心CSCD

针对近海结构单桩基础在动力荷载作用下发生复杂的水-桩-土相互作用问题,建立了三维水-桩-土全耦合动力有限元分析模型。土体、桩和水体分别采用实体单元和声学单元模拟,土体截断边界采用滚轴边界条件、水体截断边界采用无反射吸收边界条件,并确定了合理的截断边界位置;以全耦合分析模型计算结果为参考解,系统研究了四种动荷载作用下水-桩不耦合(两者界面自由)和水-土不耦合(两者界面自由)对桩体和海床表面位移和动水压力响应的影响,揭示了不同水深和桩体半径变化下不考虑两种相互作用的影响规律。     

复合材料三相同轴柱体界面模型分析

本文改进了Theocaris 等的工作, 进行了三相同轴柱体复合材料界面模型的理论分析。本文以指数律描述界面相层的弹性性能, 所得结果与文献中的已有结论一致。     

考虑土-储罐-液体相互作用的隔震储罐简化力学模型及地震响应研究

为了寻求一种既能减震又能降低成本的储罐结构,提出一种隔震储罐结构体系,根据力的平衡原则推导了滚动隔震装置恢复力模型,得出了复合滚动隔震装置的恢复力模型。基于三质点模型和场地土模型,提出了考虑土-储罐-液体相互作用（STLI）的隔震储罐的简化力学模型和运动方程,并研究了考虑STLI效应和不考虑STLI效应时抗震储罐和隔震储罐在不同场地的地震响应。结果表明：隔震储罐能够有效地降低其基底剪力及倾覆弯矩,但对晃动波高的控制有限,建议在高烈度区,满足晃动波高的前提下,隔震储罐在设计时可以降低烈度。考虑STLI效应后,抗震储罐的基底剪力和倾覆弯矩明显降低,且从Ⅰ类场地到Ⅳ类场地差异率逐渐增大,软土场地降低最为显著。隔震储罐地震响应受STLI效应的影响较小,可以有效地隔断上部结构与场地土之间的耦联,弱化STLI效应对上部结构的影响。     

地震作用下水-结构-土动力相互作用分析

该文基于ABAQUS建立了地震作用下水-结构-土系统数值模型,分析了地震动水平和竖向作用时在不同水深条件下水-结构、水-土相互作用对结构、土体和水体响应的影响.结果表明,水平地震动作用下水-土相互作用对系统响应的影响远小于水-结构相互作用,且对水、土、结构响应的影响较小,可忽略不计.竖向地震动作用下水-结构相互作用对系...     

两自由度椭圆柱体涡激振动的数值模拟

摘要：利用作者编制的基于松耦合方法求解气动弹性问题的程序,对高雷诺数条件下椭圆柱体的涡激振动进行了数值模拟。椭圆柱体的长短轴比接近2,来流和长轴垂直。数值结果表明：尽管椭圆柱体在横向和流向的动力参数不同,结构振动仍以横向振动为主;和圆柱以及方柱一样,两自由度椭圆柱体的涡激振动同样存在流向锁定和横向锁定,并且随着折减风速的增大,旋涡脱落模式从异相2S变化为同相2S。     

轮船-桥墩碰撞简化荷载模型

目前各国桥梁设计规范普遍将船舶撞击力处理为等效静力,忽略了冲击荷载引起的结构动力效应,为建立更加合理的实用荷载模型,建立了5艘轮船的有限元模型,采用正撞刚性墙模型,通过数值仿真获得了45条不同撞击速度下的撞击力时程样本。提出采用修正半波正弦函数近似描述撞击力样本过程,通过数理统计确定了模型的实用参数。最后,以一座连续梁桥为例进行了接触碰撞反应分析与撞击力时程反应分析,并将修正半波正弦荷载模型的响应求解误差分为3类,分别讨论了3种误差对结构响应误差的贡献大小。算例分析结果表明,建立的轮船修正半波正弦荷载模型具有良好的求解精度,具有很好的工程实用价值。     

土-结构动力相互作用下网架结构简化分析方法研究

根据不同学者有关地基动力阻抗的计算公式,结合整体有限元法,从工程应用出发对S-R(Swing-Rocking)模型进行修正,提出适用于分析土-结构动力相互作用下大跨空间结构的简化计算方法。基于修正的S-R模型建立土-网架结构动力相互作用的计算模型,与已验证的三维整体有限元(3-D)模型进行对比分析。研究表明,根据修正S-R模型计算所得土-网架结构相互作用体系的自振特性和地震响应与已验证的3-D模型结果呈现出完全一致的规律性且吻合较好,从而验证了修正S-R模型的合理性;在不同地震波作用下,采用Gazetas提出的地基动力阻抗公式建立的土-网架结构相互作用体系中网架节点最大位移和峰值加速度与已验证的3-D模型结果最大误差不超过8.0%,结构杆件内力最大误差不超过10%,表明Gazetas提出的地基动力阻抗公式更适用于分析土-大跨空间结构动力相互作用问题,且具有较好的精度。     

土-隔震结构相互作用体系动力特性参数的简化分析方法

基于集总参数SR(sway-rocking)模型,建立隔震结构考虑土-结构相互作用(SSI)影响的简化分析模型,并经严格推导得到了模型动力特性参数的计算公式,由此可将常规非隔震结构的简化分析方法延伸到隔震结构的相互作用分析。通过算例分析,与复模态分析方法进行了对比。对比结果表明,该文提出的计算公式对绝大多数工程场地都有很好的适用性,但是相比复模态方法该文方法更加简单实用。算例分析同时表明SSI对于高层隔震结构的影响比中低层结构大。该文提出的简化计算方法是隔震结构初步设计评估SSI效应的简便有效的工具,同时为隔震结构考虑SSI效应的基于反应谱理论的设计方法研究奠定基础。     

行走人群-结构相互作用模型研究

人群中每个行人简化为一个集中质量和两个弹簧阻尼器腿的模型,利用拉格拉日方程建立了多人行走状态下的人群-结构相互作用模型。首先利用该模型研究了人群引起结构的响应和人群-结构系统的模态特性改变,然后分析了结构响应和系统模态随着人群数量的变化而改变,最后比较了在队列和并排两种不同行走状态下人群结构系统的响应和模态特性的变化。数值分析表明结构的响应和模态特性随着人群数目增加而变化增大,然而行人在结构上分布较为均匀的纵向行走方式能够有效降低结构的响应,为减轻结构的剧烈波动,在人行桥设计时建议采用窄的截面宽度或者在桥面上设置纵向疏导设施以避免人流集中对结构的不利影响。     

人-梁相互作用动力学模型研究

该文用一个具有分布质量、阻尼和刚度的动力学模型来表示附着于梁上的人体,利用Lagrange方程建立了有限个人留驻在梁上(即人-梁相互作用动力学模型)的振动微分方程。分析了人-简支梁联合体系的动力学特征,展现了人对简支梁动力特性的影响。并将数值模拟结果与英国学者的实验结果相比较,验证了该文所建立的人-梁相互作用动力学模型的合理性和正确性。     

钢丝绳隔振系统简化模型分析

从工程应用的角度出发,针对钢丝绳隔振系统在随机载荷作用下的加速度响应特点,认为系统在特定状态下可以用线性模型来描述,但其中参数会随试验状态的变化而改变。通过建立不同状态下的系统线性模型,证明了在一定试验量级范围内,用线性模型描述非线性特性是可行的。研究方法及成果便于设计人员参考。     

荷载转移法和土-结构相互作用分析

本文提出三单元式模型,讨论了荷载转移法的收敛性。对于几乎不能承受拉应力的材料,若发生单纯的拉伸破坏,该方法是无条件收敛的。然而一般地讲,对于静力问题,荷载转移法的收敛取决于加荷等级和计算精度。对于动力问题,取决于时间步长△t和计算精度;只要△t取得足够小,收敛就相当迅速。当分析软—硬—软状态时,本文修正了荷载转移法,以加快敛速度。最后,文中还给出了用荷载转移法作土—结构相互作用非线性分析时土单元和节理单元的不平衡应力张量表达式。     

基于FEM-SBFEM的坝-库水动力耦合简化分析方法

在坝-库水动力流固耦合分析中,比例边界有限元方法（SBFEM）仅需对流固交界面进行离散,就可以模拟半无限域库水,节省了节点自由度个数,具有较高效率。但采用数值方法处理动水压力时得到的附加质量阵为满阵,进行大规模的面板坝弹塑性动力分析时用于求解方程的时间较多。该文根据动水压力附加质量阵的物理意义与分布特点,提出了一种基于FEM-SBFEM的坝与库水的动力耦合简化计算方法,仅需提供一个保留系数β（0 ≤ β ≤ 1.0）即可实现不同程度的动水压力附加质量阵化简,简单易行;将其应用在面板坝与库水的动力弹塑性耦合计算中,建议了β的取值范围,在保证具有良好精度的前提下大幅提高了计算效率。     

考虑水-结构-土相互作用下深水圆柱的地震响应分析

以水中圆柱体为模型,考虑水?结构?土的相互作用,研究柱体结构在地震和波浪共同作用下的动力响应.采用有限元法将柔性柱体结构离散为欧拉?伯努利梁单元,水?结构相互作用通过附加质量代替,土?结构相互作用通过线性弹簧代替.基于结构自振频率分析,讨论土?结构和水?结构相互作用对结构自振频率的影响.研究土?结构相互作用、地震动水力...     

考虑土-结构相互作用的黏弹性减震结构的简化设计方法

首先在频域中建立了考虑土-结构相互作用(SSI)的黏弹性阻尼单自由度消能减震结构体系的动力平衡方程,通过模态应变能法及结构体系的传递函数,推导出了结构体系等效周期及等效阻尼比的计算方法,并参数化分析了SSI效应对消能减震结构的影响。结果表明结构的高宽比及初始附加阻尼比对阻尼器的减震效率影响较大。通过等效方法将质量刚度分布比较均匀的多自由度减震框架体系简化为单质点体系进行抗震分析。算例表明该方法具有一定的精度,对考虑SSI效应的消能减震结构体系的抗震评估具有一定的工程应用价值。     

含自旋轨道相互作用的氢原子精确量子论

首次建立超微粒子费密算符理论。利用该理论 ,并结合文献 [1]的工作 ,得到含自旋轨道相互作用的氢原子精确量子论。     

类柱体空间目标的星等计算模型研究

针对类似柱体的空间目标的视亮度计算模型,从空间目标的等效视星等的一般计算公式出发,利用面元模型,详细推导了类似棱柱的空间目标的光照有效反射面积,基于圆柱可由棱柱近似的思想,直接得到了类圆柱体目标的有效反射面积计算模型;为了使星等亮度模型易于求解,采用卫星工具包(STK)提供模型计算中涉及的太阳、目标和地面三者的时空关系,给出了基于STK 的星等计算过程,并进行了实例计算和分析,结果表明本文的星等模型易于利用STK 实现,且类圆柱体模型比经验模型具有更高的分辨率.将计算结果与其它计算方法比较,所得结果更为细致.