基于线性系统理论的FE-SBFE时域耦合方法

该文提出了一种有限元(FE)比例边界有限元(SBFE)时域耦合方法以分析结构地基动力相互作用问题。通过引入系统实现技术将结构地基相互作用力的卷积表达转化为递推格式,并利用快速特征系统实现算法(FastERA)实现了模型缩减,从而大幅度削减了计算机时。由于每一步近似都可由事先给定的参数加以控制,因而整个算法的精度是可控的。数值算例显示,该文结果与解析解以及前人的经典解答吻合得很好。该文提出的耦合方法可用于大规模实际工程问题的结构地基动力相互作用分析。     

基于加速度输入的结构-地基相互作用分析分区递归时域算法

由于无限地基动刚度的频率相关性,用于结构-地基动力相互作用分析的各种方法基本上都是将地震动作用转化为作用在边界上的力,需要同时包括地震动位移、速度和加速度输入信息．为简化,基于阻尼抽取法,提出一种基于加速度输入的分区递归数值求解算法,该算法仅需要地震动加速度信息,与地震动加速度成比例的结构惯性力作为地震荷载输入,可方便地确定由于结构震动对地基变位的影响,同时避免了无限地基动刚度时域算法中的褶积分．数值算例表明该方法具有良好的精度与应用的简便性．     

结构-地基相互作用的频域计算模型

基于比例边界有限元法（SBFEM）建立了结构-无限地基相互作用分析的频域透射边界,这种透射边界精确满足Sommerfeld辐射条件.该方法的特点是可以根据精度需要从低阶到高阶逐步递推计算无限域刚度矩阵,应用简单且十分方便.针对文献中比较常用的各种无限地基计算模型的适应性进行了一定的研究分析.结合无限地基上重力坝的地震响应,对无限地基迟滞效应的影响进行了对比分析,由对比结果可以看出考虑无限地基影响时的坝体最大拉应力分布比常用的无质量地基模型的计算结果约小15%;考虑迟滞效应时最大应力计算结果比不考虑迟滞效应时的计算结果增加了约25%.     

结构地基相互作用的FE-BE-IBE耦合模型

提出了一种新的频域耦合模型——有限元一边界元－无限边界元（ＦＥ－ＢＥ－ＩＢＥ） 耦合模型，能充分考虑近场土的非均匀性与远场辐射条件，适合于研究复杂地基中地震波 的传播及结构与地基的动力相互作用。它采用无限边界元模拟自由地表，提高了求解的 效率。通过与前人工作的比较，验证了本模型的精确性与经济性。     

带输入饱和的耦合波方程的边界反馈镇定

考虑通过位移耦合的波方程的边界状态反馈控制问题.假设边界状态反馈控制具有输入饱和约束.首先引入一个辅助系统消除输入饱和约束的影响,然后应用Lyapunov函数方法设计边界反馈控制器,证明闭环系统的指数稳定性.此外,借助Galerkin方法证明闭环系统解的存在唯一性.该结果推广了已有文献中关于单个波系统边界反馈镇定性的结果.     

空间结构-地基动力相互作用数值分析时域算法研究

对于大型结构地震响应分析,结构-无限地基耦合系统动力分析的数值实现,往往由于有限元网格过多,以及地基无限域时域计算模型中存在的复杂卷积运算,严重限制了求解规模.为解决此问题,提出了基于阻尼溶剂抽取法的三维结构-地基相互作用分析的分区时域逐步求解模型.并针对三维大规模工程问题的数值求解,在积分算法及矩阵存储格式等方面,结合阻尼溶剂抽取法的特点进行了详细的探讨,以推进动力相互作用时域数值分析的实用化.以三维全空间球形空腔动力变形及大岗山拱坝的地震响应分析为例,针对上述数值实现算法进行了具体验证,并就不同的地基弹模及地震波输入方式对坝体响应的影响进行了探讨.计算结果表明,地基辐射阻尼以及河谷散射效应对结构的动力响应有很大影响,而该模型表现出了良好的精度和计算效率.     

风力机塔架-叶片耦合模型风致响应时域分析

基于风力机塔架-叶片耦合模型,采用改进的叶素-动量理论模拟了考虑平稳风修正、叶片旋转效应和空间相干性的风力机气动载荷,并基于有限元方法对该耦合模型进行了动力特性分析和风致响应时域计算.基于目标响应时程探讨了风力机塔架-叶片耦合系统在随机风荷载作用下的动力响应特性,并与不考虑叶片影响的风力机塔架风致响应进行对比分析.研究表明,在进行风力机的抗风设计时,应该考虑塔架-叶片的耦合作用.     

有限元-界面元混合模型及其应用

推导得出了一个简化过渡界面单元的单元刚度矩阵．采用界面元-有限元的混合模型来模拟三堆土-结构体系，并采用一致边界来模拟波向无穷远城地基的传播作用．然后壕制了一个可用于进行三堆土-结构非线性地震反应分析的程序，并用谊程序对一框架结构进行了考虑土-结构相互作用影响的地震反应分析．最后总结了各种非线性因素和土-结构相互作用效应时结构地震反应的影响规律．图11。参9．     

重力坝地震波动的时域数值分析

传统的重力坝地震响应分析模型未考虑地基辐射阻尼的作用以及波动的不均匀输入.为此,将黏-弹性人工边界条件应用于重力坝地震响应分析中,并基于波场分离技术推导了地震波从底面垂直入射时的重力坝波动输入公式,同时探讨了地基弹性模量对地基辐射阻尼的影响.计算结果表明,黏-弹性边界下的动应力值比固定边界无质量地基下的动应力值小20%~40%,并且地基弹性模量越小,峰值动应力降幅就越大.     

改进的地基-结构体系有限元模型动力反应合理性分析

为了更加真实地反映结构-地基体系在地震作用下的内力和变形特征,该文在以往结构-地基的地震反应模型中二维地基模型的基础上,提出了空间三维地基模型,这种三维地基模型同样考虑了底部透射边界理论和侧面捆绑边界理论,通过在不同条件下对三维地基模型的分析,发现与现实理论分析十分吻合,从而证明了这种地基模型的合理性,改进并完善了地基-结构地震反应模型,也为以后的地基模型合理性的分析提供了一定的借鉴意义。     

地震信号的时域模拟

目前获得的地震波数据大都是以加速度时程形式给出的,直接积分获得的速度时程和位移时程往往存在着明显的基线漂移现象．简便的时域优化校正算法是一种较好的选择．提出了一种分步时域校正法．首先基于最小二乘法以三阶多项式形式来拟合加速度的非零曲线,对原始加速度时程做基线预校正处理;其次对于校正后的积分速度和位移曲线仍存在的长周期基线波动问题,将校正后的加速度曲线代入单自由度系统地震反应递归公式,从而生成地震波的速度时程和位移时程．该方法原理简单,实施方便,而且能够很好地消除速度波和位移波的漂移现象．     

一种新的电弧炉电弧时域模型

由于电弧的非线性,炼钢电弧炉在生产过程中会产生大量的高次谐波,并导致供电网络的电压波动和闪变,为解决这一问题,建立了一个新的电弧炉电弧时域模型.新的电弧模型从电弧物理机理出发,选择电弧电导作为状态变量,用非线性微分方程描述,并且给出了模型参数的计算方法.通过调整模型中的参数,可以模拟电弧炉电气系统参数变化时的电弧特性.仿真结果表明,模型输出的电弧电压、电流与现场实测数据基本一致,验证了模型的正确性.     

求解三维电磁场问题的改进的自适应区域分解算法

提出一种改进的自适应区域分解时域有限差分(improved adaptive domain decomposition finite difference time domain,IADD-FDTD)算法.该算法通过对检测面上的电压值进行自适应边界检测,消除了检测面上电场值不稳定而带来的计算误差;还可得到更多分区,提高...     

大比例模型稳态激振试验研究

设计并制作了一个土桩上部结构动力相互作用1/2比例框架模型,并对模型进行了弹性范围内的顶部稳态激振试验.对比了忽略重力加速度模拟模型、部分考虑重力加速度模拟模型、考虑重力加速度模拟模型3种工况下顶部机械激振的模型动力反应情况,发现结构顶部速度响应与底部速度响应存在较大不同,并且随着所考虑的重力荷载的增加,模型的基频逐渐降低,频率的变化基本符合相似规律.通过与实测值进行对比发现,本文所建有限元计算模型基本符合实际情况.通过计算,发现结构的频率、加速度响应随土层弹性模量的变化基本呈指数函数变化,提出了通过制造基于考虑土结构动力相互作用的人工地基达到减震效果的新思路.     

线性控制系统的时间域与频率域模型

给出控制系统数学模型的两种主要形式，即时间域模型和频率域模型，给出了时域和频域数空间的概念，给出了系统用时域和频域函数的描述，通过实例具体说明了两种形式解决问题的过程，特点和一致性。     

带钢张力ARMA时序模型的时域特性分析

在文献［１］的基础上，运用随机过程理论，进一步讨论了带钢张力ＡＲＭＡ时序模型的三种主要时域特性：描述系统动态特性的Ｇｒｅｅｎ函数｛Ｇｊ｝，描述随机数字序列统计特性的自协方差函数｛Ｒｋ｝和偏相关函数｛φｋｋ｝，从不同的角度揭示了ＡＲＭＡ时序模型所表征的带钢张力系统的动态特性，为带钢张力ＡＲＭＡ时序模型的识别与参数估计奠定了基础     

基于时域模型的一种新的波浪能计算方法

针对波浪能站点的输入能量计算,提出了一种基于时域模型的方法.采用SWASH模型得到波浪能站点的时序列波浪条件,通过计算时序列波列中每一个波的能量,叠加得到该波列的总波浪能.选取成山头海上试验场2个近岸点和1个深水点作为计算站点,分别采用频域方法和时域方法对各点的输入波浪能量进行计算.结果表明,在深水和近岸站点,频域方法都得到了偏大的输入波能值,而时域方法计算得到的短期输入能量被认为更接近真实值,同时该方法也提供了一种检测波浪能发电装置实时发电效率的思路.     

基于褶积理论的深度域地震资料反演

近年来随着深度域地震资料的普及,为更好地利用这些地震资料来解决地下地质问题,提出了基于褶积理论的深度域地震资料反演。基于褶积理论的地震资料反演,子波与低频模型对反演结果具有十分重要的影响。通过制作人工合成记录与数值模拟研究,得到了深度域子波与时间域子波的关系,为基于褶积理论的深度域反演奠定了基础。将深度域反演应用于南海西部某油田,通过与该区的时间域地震资料反演对比,发现两种反演方法子波与低频模型都有差异。当时间域地震资料的采样间隔约为深度域地震资料采样间隔与层速度之比的两倍时,深度域地震资料的反演结果将优于时间域地震资料反演结果。     

时域有限差分(FDTD)法中的吸收边界条件

介绍并分析了时域有限差分法中的吸收边界条件，对各种条件的应用进行了比较和分析，给出了具有一定参考价值的结论．