具有不同对称性的子结构耦合分析

本文就一般有限元结构,对具有不同点群对称性的子结构间的耦合问题,提出了一种分解为独立子问题的结构分析新方法。文中在引入节点对称轨道和子轨道概念的基础上,给出了按对应的子轨道分别建立对称基向量的算法;论述了关联子问题的确定方法并推演了具有不同对称性的组合位移、变形能系数间的直接转换公式。这种分析方法不仅利用了每一子结构的对称性,而且还可进一步利用连接为一体后的对称性。作为例子,本文对某些具有典型对称性的子结构耦合问题,给出了具体公式。     

细长结构几何非线性分析的子结构方法

将细长结构沿长度方向划分为多个子结构,并在每个子结构上建立一个随结构一起运动的连体基,则结构内任意点的位移可分解为连体基的转动和相对于连体基的小位移。利用细长结构这样的变形特征,本文详细讨论了连体基的转动,给出了与连体基选择方式相协调的节点位移及其虚变分表达式,并将子结构内部位移凝聚到了边界节点上。在此基础上,提出了一种细长结构几何非线性分析的子结构方法,可在不损失计算精度的前提下大幅度降低求解规模,从而提高了计算效率。数值算例验证了所提方法的有效性。     

群论在结构分析中的应用

本文从群论的观点利用对称性来进行结构分析.文中根据结构对称群的各个不可约表示,将未知变位转换成不可约子空间基底上的广义位移.与这些广义位移相对应的刚度阵具有准对角形式,由此把结构计算题目分解为其未知数只有原先1/n的n个小问题,使得在提高计算速度与减少存储量这两方面都收到了十分显著的效果.本文还通过已编制的一系列程序,结合各种实例,讨论了相应的计算方法.     

大型结构特征值问题的Lanczos子结构并行算法

本文利用子结构和Lanczos方法,提出了大型结构固有频率与模态的并行解法。该方法在Lanczos方法的求解过程中,仅利用子结构刚度阵和质量阵并行进行凝聚,进而求得新的迭代矢量,最终求得三对角阵对应的特征值和特征向量。该算法在西安交通大学ELXSI-6400并行计算机上程序实现,计算结果表明能有效地节省计算时间和计算机的内存,为一种有效的大型工程结构动力问题的求解方法。     

基于多重多级子结构声子能带与传输特性分析

基于多重多级子结构方法提出一种快速的声子晶体能带与传输特性的计算策略. 主要思想是将声子晶体划分成多层级子结构有限元模型,在能带计算中采用静凝聚和子结构周游树技术将子结构的内部刚度阵凝聚到Bloch 边界上. 由于内部刚度阵并不随着简约波矢变化,所以这种计算策略可以大大降低求解规模并提高计算效率,并不对整体有限元模型引入近似. 在传输特性计算中同样采用该策略,由于声子晶体单胞具有周期性,所以各个单胞的系数矩阵是相同的,从而减少计算量,并且可以灵活地选择是否回代求解单胞内部自由度. 数值算例以三维局域共振型声子晶体和二维Bragg 散射型声子晶体为例,计算结果验证了这种求解策略的正确性和高效性,并适用于复杂声子晶体分析.      

BAND STRUCTURE AND TRANSMISSION CHARACTERISTICS CALCULATION OF PHONONIC CRYSTALS BASED ON MULTI-LEVEL SUBSTRUCTURE TECHNIQUE

基于多重多级子结构方法提出一种快速的声子晶体能带与传输特性的计算策略. 主要思想是将声子晶体划分成多层级子结构有限元模型,在能带计算中采用静凝聚和子结构周游树技术将子结构的内部刚度阵凝聚到Bloch 边界上. 由于内部刚度阵并不随着简约波矢变化,所以这种计算策略可以大大降低求解规模并提高计算效率,并不对整体有限元模型引入近似. 在传输特性计算中同样采用该策略,由于声子晶体单胞具有周期性,所以各个单胞的系数矩阵是相同的,从而减少计算量,并且可以灵活地选择是否回代求解单胞内部自由度. 数值算例以三维局域共振型声子晶体和二维Bragg 散射型声子晶体为例,计算结果验证了这种求解策略的正确性和高效性,并适用于复杂声子晶体分析.     

一种大型结构特征值问题的并行解法

本文提出了一种求解大型结构固有频率与模态的并行解法。该方法在子空间迭代过程中,利用子结构刚度阵和质量阵并行进行凝聚,求得下一次的迭代基矢量,直到收敛。该算法在西安交通大学ELXS1-6400并行机上程序实现,计算结果表明能大幅度节省计算时间,同时也有效地节省了内存。     

含铰接杆系结构几何非线性分析子结构方法

将细长杆系结构按长度方向划分为多个子结构,由于在子结构坐标系下的节点位移均是小位移,可以将子结构内部自由度凝聚到边界. 考虑到子结构端面在变形过程中保持为刚性截面,将端面节点自由度进一步凝聚到端面形心点,这样每一个子结构就减缩成形式上只有两个节点的广义梁单元,大大减缩了自由度. 大位移大转动是细长杆系结构产生几何非线性效应的一个重要原因,基于共旋坐标法,建立了随单元一起运动的随动坐标系,推导了子结构单元的节点力平衡方程及其切线刚度阵. 同时,考虑到工程机械中细长杆系结构含有相互铰接的刚体加强块,给出了非独立自由度节点力转换到独立参数下的广义节点力及其导数. 最后,通过履带式起重机的副臂工况算例,给出了其在不同载荷下的臂架结构位移,验证了方法的正确性.      

用多层子结构与群论相结合的方法分析对称结构

本文采用多层子结构与群表示论相结合的方法,分析可承受任意荷载的、具有多种性质与形式的对称结构。按照这种方法,首先经凝聚消去内部自由度,然后再选择与各自的对称性相吻合的组合位移作未知数,使原问题分成一系列互不耦合的子问题,文末以工程计算实例来说明这种方法的有效性。本文的分析方法已在通用结构分析程序JIGFEX(Q)中实现。     

以u—U形式方程为基础的结构—饱和土壤相互作用的固结有限元分析

提出用u-U形式方程对饱和土固结问题进行分析,对于结构则采取多重子结构技术实现向饱和土交界面上的凝聚,从而建立了结构与饱和土相互作用的固结控制方程。文中给出了方程的求解方案。文末给出了数值算例。本文的工作已在DIASS程序系统中实现。     

基于界面主从位移控制的频响子结构方法

在复杂工程结构频响子结构分析中,各个子结构的频响函数往往是由不同的部门获得,各个子结构的频响函数可能是在不同的坐标系下得到,亦或有些子结构具有某种对称性,这需要对相应的子结构频响函数进行旋转和镜像变换后才能进行整体拼接。此外,子结构拼接时交界面的连接点有时可能存在不一致,为了满足位移协调和力平衡条件,本文基于界面主从位移控制原理,提出一种改进的频响子结构方法,该方法既能考虑子结构的旋转和镜像变换,也能考虑子结构界面间的柔性连接,并可大幅提高计算效率。当界面位移控制阵为单位阵时,改进的方法退化为传统的频响子结构方法。数值算例验证了所提方法的正确性和有效性。     

流固耦合振动分析的有限元与子结构—子区域方法研究

给出了几个流固耦合振动分析的变分公式。基于这些公式,导出了位移元、平衡元、混合元方程及相应的子结构—子区域模型的方程。对于非对称、非带状混合元方程,提出了四种对称化方法及相应的分析耦合问题的近似方法。     

大型结构特征值问题的混合粒度并行算法

本文提出一种求解大形结构特征值问题的粗细粒度混合并行算法：在子结构模态综合粗粒度并行算基础上,综合系统的特性值问题采用细粒度并行方式求解。细粒度并行包括子空间迭代法的子结构并行算法、雅可比分块并行计算的方法和一种Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｏｎ迭代法在多处理器上任力均衡分配的有效策略。子空间迭代法的子结构并行计算的实施是利用子结构的刚度阵和质量阵而不必完全组集系统刚度阵和国求综合系统的特征值问题。利用雅     

模态分析与动态子结构方法新进展

综述在模态分析与动态子结构方法研究的一些最新进展.首先回顾经典的位移展开定理和模态叠加原理.为了加速经典方法的收敛速度、提高计算效率, 进一步介绍两个新的结构位移展开定理(采用固定界面模态的位移展开新定理, 给出采用低阶固定界面模态的高精度位移展开式;采用混合模态的位移展开新定理, 给出采用低阶混合模态表示的高精度位移展开式)和相应的动力学新解法.相应上述3个位移展开定理, 介绍采用解析推导的方法构造出3类动态精确子结构方法, 各种子结构模态综合法实质上都是它们的某种近似与变化形式, 从而形成系统的动态子结构分析技术.上述介绍的模态分析与动态子结构方法新进展与经典模态分析技术一起形成结构动力学分析技术的系统理论.      

五腿四罐钢筋混凝土平台结构分析

本文用多层子结构与群论算法相结合的结构分析程序JIGFEX(Q),对具有C(?)群对称性的钢筋混凝土储油罐平台进行了内力计算。在凝聚消去内部自由度后,选择与C(?)群相吻合的组合位移作未知数,使原问题分裂成6个互不耦合的子问题:然后按本文给出的有效子问题的概念,由实际荷载分布又进一步将问题缩减成3个子问题。本文还探讨了波浪荷载转化为节点荷载以及土壤地基的模型化问题。     

考虑固结效应的结构-土壤相互作用分析及其有限元解

本文讨论了考虑饱和土壤固结效应的结构-土壤相互作用问题。利用子结构分析技术,将结构静力凝聚到与饱和土壤交界的界面上,建立结构-土壤体系变形-渗流过程的控制方程及相应边界和排水条件。文中给出了用于隐式-隐式逐步积分过程的改善的交错迭代求解方案及算法。本文工作巳在微机程序SACESS-J上实现。数值例题表明了结构变形和饱和土壤固结过程之间的藕合效应。     

结构模态分析的有限元并行模拟

以子结构模态综合分析为基础,提出一种求解大型结构特征值问题的并行解法．采用子结构模态综合算法,结构特征模态采用子空间迭代方式并行求解．这种子空间迭代法的子结构并行计算的实施是利用子结构的刚度阵和质量阵而不必完全组集系统刚度阵和质量阵求解综合系统的特征值问题．数值结果表明这种求解大型结构特征值问题的并行算法是可行有效的．     

多级动态子结构系统的子空间迭代法

本文提出了一种用于多级子结构系统振动分析的特征对算法。基本思想是把子空间迭代技术推广到任意多级子结构系统中,使子空间迭代与结构树周游相结合,推导出了一套基于Guyan静态凝聚算式的动态子结构方法。其特点为:1,不引入任何近似条件,从方法上讲是精确解;2,不受子结构划分的任何限制,完全适用于任意多级多支的子结构系统。     

有多阶固有频率要求的组合结构设计

在各子结构的振协固有特性已知下，通过设计子结构间的连接元件，使得组合结构的多阶固有得到满足，在组合结构动力重分析中，以胳子结构的剩余附着模态作为基保留模态的补充，进行模态缩减，保了计算的精度，提高了计算速度。对具有刚体模态的子结构采取了移频处理技术，文中给出的两个设计计算实例，表明本文方法的有效性。     

贮油沉箱结构温度应力计算分析

本文采用了子结构分析方法对工程中贮油沉箱结构进行了温度应力的计算分析,文中给出了多级子结构的调用关系,计算中考虑了多种荷载工况,对于夹层混凝土刚度变化对结构温度应力分布的影响作了分析研究。