湍流激励下结构振动特性的半解析半数值算法研究

提出了一种基于随机激励理论计算结构在湍流激励下振动特性的半解析半数值算法。对经典的corcos模型给出的湍流脉动压力功率谱密度表达式进行离散得到湍流脉动压力功率谱密度矩阵作为输入,采用有限元边界元数值算法计算出考虑流固耦合作用时结构的频响函数矩阵,进而结合随机理论计算出结构在湍流激励下速度响应的功率谱密度矩阵,同已有文献中解析法计算结果吻合较好,证明了计算方法的正确性。之后,将本文计算方法应用到湍流激励下单层圆柱壳振动特性的计算研究。结果表明:半解析半数值方法将经典的corcos模型和有限元边界元数值算法相结合,能够很好解决一些外形规则内部结构复杂的工程问题,具有较强的工程应用价值。

单桩非线性分析的半解析半数值方法

在分析了桩侧摩阻力和桩周土剪切位移相互关系的基础上 ,提出了一种单桩非线性分析的半解析半分析方法 ,该方法可以分析位于多层介质中单桩的非线性位移。在该方法中 ,采用了两种模型 ,第一种为Randolph提出的解析式 ,该方法可计算在剪切应力作用下土的位移的和桩周土的剪切应力 ,另一个模型为双曲线模型 ,该曲线可用来描述桩侧摩阻力与桩周土的局部剪切位移的非线性关系。

十字交叉梁与地基共同作用的半解析半数值分析方法(英文)

基于弹性梁理论和Boussinesq解,将弹性地基上的十字交叉梁基础分开为两个方向的梁,通过梁与地基以及梁与梁之间的力与位移平衡协调分析,得出了十字交叉梁基础与地基共同作用的半解析解。同时对十字交叉梁与地基共同作用的影响因素进行了分析。本文方法收敛性好,计算速度快,精度可靠,算例表明了方法的正确性和实用性。

岩土工程半解析半数值方法若干进展

总结了笔者等近年来有关岩土工程半数值半解析方法方面的研究进展,重点介绍了有限层方法、析解法、等积变换法、广义剪切位移法、广义荷载传递函数法等5个方面,充分显示了半数值半解析方法良好的应用前景。

桩筏基础与地基共同作用的半解析半数值分析法

将群桩筏板基础离散成桩和弹性板,桩筏基础与地基的共同作用转化为桩、弹性板与地基之间的力与位移协调分析。对不同的地基模型求解相应的地基柔度系数,同时将桩作为弹性杆件求解其柔度系数,并将筏板视为地基上的四边自由矩形板,求出其在地基反力、桩顶反力和外荷载以及简支边广义位移共同作用下的位移,最后通过力和位移协调建立桩、筏、地基之间的共同作用方程并求解。算例对比表明半解析半数值方法具有较好的精度,能满足实际工程计算需要。

单桩非线性分析的半解析半数值方法(英文)

提出了一种半解析半数值方法 ,该方法可用于计算埋置于多层土中单桩的荷载位移非线性分析 ,在本文中 ,采用了两种理论模型来构造单桩的传递函数 ,第一种模型为双曲线模型 ,用于计算桩土界面处的剪应力与其相对位移的非线性关系 ,第二种模型为Randolph所提出的理论解 ,用于确定桩周土中的剪应力和位移场 .对现场试验结果和有限元分析结果进行了比较后说明 ,按本文所建议的方法所得的三种计算结果 (荷载位移曲线 ,荷载沿深度的荷载分布曲线 ,桩端土的荷载发挥曲线 )与实测值之间能达到相当满意的精度 ,证明了本文所提方法的可靠性和准确性 .此外 ,根据本文所提的构造传递函数的方法 ,考虑桩对桩 ,桩对土 ,承台对桩的相互影响 ,可以构造出考虑桩 土 台共同作用的传递函数 ,近而可以计算分析桩 土 台共同作用 .

半解析半数值法层状地基上高承台桩基础沉降的计算

用半解析半数值方法计算层状地基上高承台桩基础沉降的难点在于求解地基基本解(荷载和位移之间的关系)及实现其数值计算。地基基本解有2种分析模型:一种是求解土的基本解,然后将其代入基础的有限元控制方程,这种模型得到的地基柔度矩阵很大,数值计算存在困难;另一种是将土和桩视作地基,用基本解表示,它由轴对称有限元法按照桩帽模型和圆筒模型考虑群桩效应求得,然后将地基基本解代入墩台的有限元控制方程并求解,即可得到高承台桩基础的沉降,这种模型得到的地基柔度矩阵元素相当少,适合数值计算。基于轴对称有限元法的半解析半数值方法,无需繁琐的公式推导,极大地减少工作量,计算效率高。算例结果表明,该分析方法和三维有限元法在分析桩的沉降时结果符合很好。

用半解析半数值法分析Vlazov地基上中厚板受力特性

根据Reissner中厚板理论和胡海昌的简化计算方法,寻求能满足全部自由边界条件的试函数构造2个广义位移,利用伽辽金法并结合数值算例探讨了双参数弹性地基上四边自由中厚板的受力特性,文中方法简便适用,克服了有限单元冗长计算的缺点,其计算精度完全可以满足工程实际的需要。

考虑共同作用的桩基承台梁结构半解析半数值法

基于半数值解析方法,通过合理选择桩-土-承台梁的相互作用协调位移模式,利用拉格朗日势能驻值原理导出了上部结构-承台-桩-地基共同作用分析的方程,并由此可得到体系各部的内力及变形反应。同时通过数值计算,也得到了一些有关相互作用理论的有益结论,可应用于工程设计。

群桩与土和承台非线性共同作用分析的半解析半数值方法

本文在将剪切位移法推广到塑性阶段从而得到桩周土非线性位移场解析表达式的基础上，与层状介质的有限层法和结构的有限元法联合运用，给出群桩与土和承台非线性共同作用分析的半解析半数值方法。算例与实例分析表明该方法简便有效，显示了广泛的应用前景。

半解析数值法分析四边自由中厚板的受力特性

根据Reissner中厚板理论,结合胡海昌的解耦函数法,本文构造出一种能满足全部自由边界条件的试函数,并以此建立两个广义位移,用该位移求得双参数地基上四边自由矩形中厚板弯曲问题的解析解.利用最小平方误差法并结合数值算例,重点探讨了板弯剪刚度比、地基刚度以及地基剪切模量对弹性地基上四边自由中厚板受力特性影响规律.结果显示:(1)Vlazov地基模型优于Winkle地基模型,因为它考虑了地基剪切刚度的影响,使得板的内力和挠度均有减小,发挥了地基的潜力;(2)当地基刚度较小时,地基的剪切模量对板的挠度和内力的影响显著;当地基的刚度较大时,剪切模量对板的内力和挠度的影响不明显.本文计算精度高,计算工作量小且便于对参数进行分析,以及提供数值分析法判据等多项特点.

考虑应力路径的黏土弹塑性固结问题的耦合分析方法

提出多路径条件下黏土的弹塑性固结问题的简化耦合分析方法。基于数值建模方法建立不同初始固结条件下的黏土弹塑性本构关系,并结合Biot固结理论,建立该类问题的增量形式控制方程。将增量化的扩散方程简化为Poisson方程,由于模型可以提供每一增量步下的体变量Δεv作为右端项,故在方程中可直接耦合土的变形场和孔隙水压力场,因而比传统的扩散方程更为精确,求解过程比Biot方程更为简单,且可以考虑体应变εvp与剪应变εp之间的相互作用。推导出该Poisson方程孔压基本解,建立此类流–固耦合问题的半解析半数值解答体系,实现从建立本构关系到固结问题数值模拟的完全数值化。通过2种不同应力路径下的固结算例对比分析表明,该方法简单有效,并能考虑土的应力路径、荷载作用域等条件对地基水平位移、沉降变形及孔压变化的影响,特别是应力路径对固体域变形场的影响。

大型筒仓与地基动力相互作用研究

筒仓作为一种工程结构,在工程实际中得到广泛的应用.本文以某大型筒仓结构为例,考虑到散体、结构、地基的相互作用与影响,考虑地基与基础及结构的耦合问题,采用半解析半数值的方法对弹性地基上的筒仓结构进行了动力分析计算.分别计算了满仓和空仓时系统的频率以及所对应的振型图.

部分覆盖被动约束层阻尼梁的动力学建模和振动特性分析

考虑黏弹层的剪切作用及偏心矩的影响,结合线黏弹性理论和弹性梁的弯曲理论,建立了被动约束层阻尼梁的动力学控制方程;并采用齐次扩容精细积分技术,提出了一种分析部分覆盖被动约束层阻尼梁振动和阻尼特性的半解析半数值方法。该方法应用范围较广,计算精度较高,可适用于较高的频率范围。还分析了覆盖率、覆盖位置等结构参数对被动约束层阻尼梁的动力学特性的影响。

汽车防抱制动系统的周期解特性

单轮防抱死制动系统 (ABS)可由二维分段非线性微分方程描述。在近似假设基础上 ,提出一种半解析半数值方法 ,分析这种系统的周期解及其稳定性 ,并给出参数对周期解特性的影响规律。数值模拟结果表明上控制边界阈值对周期、幅值和相位差影响最大 ,而 μ

桩筏基础与地基共同作用分析方法及其应用(英文)

通过离散,将桩筏基础与地基的共同作用化为桩、筏、土的共同作用问题,在土的Boussinesq解和Mindlin弹性理论解的基础上,推导得到了不同荷载分布情况下的积分解答。同时利用板的弹性理论,得到了地基上筏板的理论解。在此基础上,利用桩、筏、土之间的力与位移协调,采用半解析、半数值方法,给出了桩筏基础与地基共同作用理论推导过程。最后通过工程实例,说明了方法的具体应用,实例表明,方法具有较好的工程实用性。

桩筏基础共同作用的子结构分析法

以半解析半数值的有限层法和有限元为基础,运用子结构法建立桩筏基础共同作用的有效分析方法,算例表明了子结构法在桩筏基础共同作用分析中的有效性。

多层频率选择表面复合吸波结构的研究

文中采用一种快速求解方法——半解析半数值法计算多层频率选择表面(Frequency Selective Surface,简称FSS)复合结构的反射系数,然后结合具体两层复合结构的实例通过测试验证了半解析半数值法的正确性,并基于复合结构吸波材料吸波频带窄的缺点,在此基础上,设计出一种新的圆形FSS复合结构吸波材料。计算和测试结果都表明,这种新的复合结构在较宽带宽内具有低反射系数。

基于复化Gauss-Legendre积分的Laplace变换数值反演及其应用

Laplace变换的数值反演是一个病态问题.采用代数精度较高的数值积分近似Laplace变换截断积分,合理选取复平面上样本点以形成离散线性代数方程组是解决这个问题的途径之一.本文采用代数精度较高的复化Gauss-Legendre数值积分近似Laplace变换截断积分.推导了一种Laplace变换数值反演算法.其间,对于所形成的条件数很大的线性方程组采用基于约化奇异值分解的最小二乘法进行求解,以尽可能降低数值解的误差.使用该算法对简单测试算例进行数值反演,并将其结果与精确解进行对比,结果表明,相比经典的Gaver-Stehfest方法和基于Gauss-Legendre积分的方法,本文推导的反演算法可以达到满意的数值精度.同时,结合该算法采用半解析半数值方法对一个较为复杂的冲击凿岩问题的数值反演结果也表明该数值反演算法具有定的实用性.

湍流激励下单双层圆柱壳振动特性对比

基于随机理论,采用半解析半数值方法,以单双层圆柱壳模型为例,计算了湍流激励下单双层圆柱壳的输入功率谱密度和振动速度功率谱密度,对比分析了单双层圆柱壳的振动特性.结果表明:随着航速增高,湍流脉动压力激起壳体表面振动速度的自功率谱密度幅值变大,趋势基本相同;同一航速下,湍流脉动压力作为面分布力作用在壳体外表面上,由于双壳体的外壳较薄,因此双壳体振动速度响应大于单壳体的.