求解刚-柔组合结构的隐式-显式混合法

针对整体柔性、局部刚性的组合结构系统的动力反应分析,推出了一种隐式-显式混合算法的逐步积分方法。这种混合求解方法,在一个算法步中,对柔性部分采用显式方法求解,对刚性部分则采用隐式方法求解,充分利用了隐式算法无条件稳定的优点和显式算法计算高效的优点。混合法稳定域大小表达式中的频率为柔性部分的最高频率,而不是整体结构的最高频率,这就避开了局部刚性导致显式算法时间步长需要过于细化的缺点。这种方法可以作为一种高效的逐步积分方法,用来求解土-结构相互作用、液固耦合系统等的动力反应。算例表明了方法的正确性。

考虑刚-柔-热耦合的板结构多体系统的动力学建模

对热载荷作用下中心刚体与大变形薄板多体系统的动力学建模问题进行研究.基于Kirchhoff假设,从格林应变和曲率与绝对位移的非线性关系式出发,推导了非线性广义弹性力阵,用绝对节点坐标法建立了大变形矩形薄板的有限元离散的动力学变分方程.为了考虑刚体姿态运动、弹性变形和温度变化的相互耦合作用,推导了热流密度与绝对节点坐标之间的关系式.引入系统的运动学约束方程,建立了中心刚体-矩形板多体系统的考虑刚-柔-热耦合的热传导方程和带拉格朗日乘子的第一类拉格朗日动力学方程.为了有效地提高计算效率,将改进的中心差分法和广义-α法相结合,求解热传导方程和动力学方程,差分后的方程通过牛顿迭代法耦合求解.对刚-柔耦合和刚-柔-热三者耦合两种模型的仿真结果进行比较表明,刚体运动对温度梯度和热变形的影响显著.此外,本文建模方法考虑了几何非线性项,因此也考虑了热膨胀引起的轴向变形对横向变形的影响.

金字塔形高层框架结构的自振频率

根据某一金字塔型高层建筑结构的初步设计,将该结构简化为一个二维刚-柔组合结构体系,基于Hamilton原理,建立了该简化结构体系动力响应分析的边界值问题.在此基础上,利用变量分离,给出了其自振频率的特征方程,通过数值计算,考察了斜向剪力墙筒体刚度、中间加强层转动刚度和位置、结构顶部刚性层质量以及金字塔型结构倾角等对自振频率的影响,结果表明:斜向剪力墙筒体抗弯刚度对自振频率有显著的影响,自振频率随剪力墙筒体抗弯刚度的增加而增加;尽管剪力墙筒体发生横向弯曲与轴向拉伸的耦合变形,但其振形的弯曲变形远大于其轴向变形;加强层抗弯刚度对自振频率的影响较小,但其位置对第三自振频率的影响较为明显.同时,斜向剪力墙筒体倾角对自振频率的影响较为复杂.