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钢框架结构的非线性静力抗震可靠性分析:Ⅰ有限元反应及其灵敏度 总被引：3，自引：1，他引：2
作为一种随机有限元方法,有限元可靠度方法通过有限元反应灵敏度分析将结构可靠度分析的近似解析方法与结构确定性分析的有限元方法结合起来,可以有效地处理结构反应是基本随机变量的隐式函数这一难题,因此成为大型复杂结构可靠度分析的有效工具。采用基于位移的非线性纤维梁柱单元对钢框架结构进行有限元建模,推导了单元与截面的基本方程。针对基于位移的纤维梁柱单元,采用逐级递进方式,分别推导了整体级、单元级、截面级和材料级的有限元反应灵敏度直接微分表达式。研究结果可为采用FORM或SORM等近似解析法进行钢框架结构的非线性静力有限元可靠性分析提供算法支持和编程依据。 相似文献
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将有限元反应及其灵敏度分析与结构可靠度分析的近似解析方法结合起来,可以进行具有隐式功能函数的大型复杂结构的可靠性分析。在基于位移的非线性纤维梁柱单元及其灵敏度直接微分表达式的基础上,通过力学变换、概率变换和反应灵敏度,将结构可靠度计算方法FORM和SORM与有限元方法有机地集成在一起。依据现行抗震设计规范,建立了钢框架结构典型构件承载能力和结构层间变形能力的抗震极限状态方程,利用地震作用的等效随机静力模型,采用非线性有限元静力可靠度方法,对一实际工程结构的抗震可靠度及其灵敏度进行了概率分析和评价,结果表明：尽管在大震作用下该结构的层间弹塑性变形可靠度较高,但是构件极限承载能力的可靠度指标较低,仍然存在失效的可能性。因此,仅验算“小震”作用下结构的承载能力可靠度和“大震”作用下结构的变形能力可靠度是不够的,还需要验算在“中震”和“大震”作用下结构的极限承载能力可靠度。 相似文献
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钢框架结构的非线性静力抗震可靠性分析 II:可靠度指标及其灵敏度 总被引：2，自引：0，他引：2
将有限元反应及其灵敏度分析与结构可靠度分析的近似解析方法结合起来,可以进行具有隐式功能函数的大型复杂结构的可靠性分析。在基于位移的非线性纤维梁柱单元及其灵敏度直接微分表达式的基础上,通过力学变换、概率变换和反应灵敏度,将结构可靠度计算方法FORM和SORM与有限元方法有机地集成在一起。依据现行抗震设计规范,建立了钢框架结构典型构件承载能力和结构层间变形能力的抗震极限状态方程,利用地震作用的等效随机静力模型,采用非线性有限元静力可靠度方法,对一实际工程结构的抗震可靠度及其灵敏度进行了概率分析和评价,结果表明:尽管在大震作用下该结构的层间弹塑性变形可靠度较高,但是构件极限承载能力的可靠度指标较低,仍然存在失效的可能性。因此,仅验算"小震"作用下结构的承载能力可靠度和"大震"作用下结构的变形能力可靠度是不够的,还需要验算在"中震"和"大震"作用下结构的极限承载能力可靠度。 相似文献
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巨型钢框架结构中,组成主结构的杆件截面高度很大,荷载作用下截面剪切变形对杆件承载力和塑性发展的影响不能忽略,即基于弯曲梁理论的截面纤维模型梁柱单元用于此类结构非线性分析时精度并不高.本文基于刚度法将截面纤维模型与Timoshenko梁理论结合,考虑剪切屈服与弯曲屈服相分离建立杆件单元刚度矩阵通过有限元软件MSC.Mar... 相似文献
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基于MVFOSM有限元可靠度方法的结构整体概率抗震能力分析 总被引：4，自引：2，他引：2
结构整体概率抗震能力分析既属于结构体系抗力统计分析研究内容,也属于地震易损性分析研究范畴,多采用数值模拟方法.作为一种不确定性传递的近似解析分析工具,平均值一次二阶矩方法(MVFOSM)广泛地应用于结构构件抗力的统计分析,但是很难应用于结构整体抗力的统计分析,主要困难在于结构反应是基本随机变量的隐式函数,梯度信息很难得到.将结构体系抗力的统计分析和地震易损性分析结合起来,通过基于MVFOSM的有限元可靠度方法,以新一代的地震工程模拟仿真软件OpenSees为计算平台,以最大层间位移角作为结构整体抗震能力参数,对钢筋混凝土框架结构的整体概率抗震能力进行分析,并用Monte Carlo模拟法结果进行验证,从而建立了钢筋混凝土框架结构的整体概率抗震能力模型.算例分析表明,MVFOSM有限元可靠度方法的精度和效率都很高,只需要进行一次有限元分析即可较为准确地获得结构整体概率抗震能力的前二阶矩信息. 相似文献
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若干典型巨型钢框架结构的罕遇地震反应分析 总被引：1，自引：0，他引：1
针对若干有代表性的巨型钢框架结构进行了在强震作用下考虑几何非线性的弹塑性时程反应分析，得到了结构的位移、速度、加速度时程响应，给出了结构各层位移包络值、层问位移包络值和塑性铰出现的位置，并讨论了巨型梁柱、地震波等因素对巨型钢框架结构抗震性能的影响。 相似文献
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柔度法纤维模型在方钢管混凝土柱滞回仿真中的应用 总被引：2，自引：0，他引：2
本文编制了基于二阶柔度法纤维模型梁柱单元的矩形钢管混凝土框架结构非线性分析程序,采用虚拟阶步法和改进的滞回路径追踪方法消除了其中截面切线刚度矩阵奇异时无法求逆的隐患,提高了算法的稳定性.运用此程序对矩形钢管混凝土柱进行滞回仿真,并与试验结果对比,结果表明:柔度法纤维模型梁柱单元可以有效解决框架结构的几何非线性问题和压弯耦合的材料非线性问题,使用较少的单元数量就可以得到较准确的计算结果;本文所采用的改进措施切实有效,保证了程序的稳定性. 相似文献
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MR阻尼器对桅杆结构风振响应的智能半主动控制 总被引：1，自引：0，他引：1
本文基于修正的拉格朗日坐标描述法，推导了空间四节点纤绳单元的大位移刚度矩阵的具体表达式。在将桅杆结构离散为空间四节点纤绳单元和梁单元的计算模型的基础上，建立了桅杆结构非线性风振响应分析的有限元方法。根据瞬时最优主动控制的原则，提出了MR阻尼器对桅杆结构风振反应智能半主动控制基于阻尼器位移的“开关—耗能”半主动控制策略。算例结果表明MR阻尼器能有效地减小桅杆结构的风振反应。 相似文献
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本文分别采用纤维单元模型和塑性铰单元模型对一个四层足尺钢框架振动台试验进行模拟分析,在三维空间非线性分析程序Perform-3D中进行动力非线性分析,比较分析结果,并与试验结果对比,以研究两种模型应用于钢框架整体结构非线性分析的计算精度。文中并讨论了纤维单元模型截面纤维的划分、塑性区长度的取值等问题。最后对采用组合梁的整体结构模型进行了动力非线性分析。结果表明,纤维模型的建模速度比塑性铰模型快,但塑性铰模型能模拟结构的倒塌时间。Perform-3D程序的纤维单元模型和塑性铰单元模型用于计算我国规范规定的7度和8度地震作用的多层钢框架结构,其结果是真实可靠的,而且计算结果偏于安全。 相似文献
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基于可靠度理论的概率极限状态设计法是结构设计的基本法则之一,而新一代"基于性能的地震工程"要求在性能化设计中尚应考虑随机因素的影响。为获得满足预设性能水准和可靠度指标的最优方案,以钢筋混凝土框架结构为例,根据其在不同性能水准下的位移需求,采用非线性随机有限元方法求解结构的抗震可靠度,并将可靠度指标作为约束条件,以总造价为优化目标,提出了一种基于性能和可靠度的抗震优化设计方法。其中,可靠度计算以OpenSees为平台,并采用基于梯度分析的FORM有限元法。优化分析以MATLAB为平台,通过程序调用,实现了与可靠度分析之间的数据通讯。算例分析表明,模拟退火算法在本问题中较遗传算法具有更高全局搜索能力和计算精度。研究成果可为新一代基于性能和可靠度的优化设计提供参考。 相似文献
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Extended Kalman filter for material parameter estimation in nonlinear structural finite element models using direct differentiation method 
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下载免费PDF全文 This paper presents a novel nonlinear finite element (FE) model updating framework, in which advanced nonlinear structural FE modeling and analysis techniques are used jointly with the extended Kalman filter (EKF) to estimate time‐invariant parameters associated to the nonlinear material constitutive models used in the FE model of the structural system of interest. The EKF as a parameter estimation tool requires the computation of structural FE response sensitivities (total partial derivatives) with respect to the material parameters to be estimated. Employing the direct differentiation method, which is a well‐established procedure for FE response sensitivity analysis, facilitates the application of the EKF in the parameter estimation problem. To verify the proposed nonlinear FE model updating framework, two proof‐of‐concept examples are presented. For each example, the FE‐simulated response of a realistic prototype structure to a set of earthquake ground motions of varying intensity is polluted with artificial measurement noise and used as structural response measurement to estimate the assumed unknown material parameters using the proposed nonlinear FE model updating framework. The first example consists of a cantilever steel bridge column with three unknown material parameters, while a three‐story three‐bay moment resisting steel frame with six unknown material parameters is used as second example. Both examples demonstrate the excellent performance of the proposed parameter estimation framework even in the presence of high measurement noise. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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The performances of a finite volume model (SFV) and finite element model (TELEMAC‐2D) in reproducing inundation on a 16 km reach of the river Severn, United Kingdom, are compared. Predicted inundation extents are compared with 4 airborne synthetic aperture radar images of a major flood event in November 2000, and these are used to calibrate 2 values of Manning's n for the channel and floodplain. The four images are shown to have different capacities to constrain roughness parameters, with the image acquired at low flow rate doing better in determining these parameters than the image acquired at approximately peak flow. This is assigned to the valley filling nature of the flood and the associated insensitivity of flood extent to changes in water level. The level of skill demonstrated by the models, when compared with inundation derived using a horizontal water free surface, also increases as flow rate drops. The two models show markedly different behaviours to the calibration process, with TELEMAC showing less sensitivity and lower optimum values for Manning's n than SFV. When the models are used in predictive mode, calibrated against one image and predicting another, SFV performs better than TELEMAC. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎＧＰＳｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｈａｓｐｒｏｖｉｄｅｄａｎｅｆｅｃｔｉｖｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｃｒｕｓｔａｌｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｍｏｖｅｍｅｎｔ．Ｉｎ１９... 相似文献
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在有限元分析中,由于求解区域或边界的不规则,有限单元的划分会产生畸变单元。本文通过数值试验分析了有限单元畸变对动力有限元计算精度的影响,结果表明:长宽比畸变对动力有限元计算精度没有影响;当斜交角不小于30°时,斜交角对动力有限元计算精度的影响可忽略;锥度对动力有限元计算精度有影响,锥度越大,锥度对动力有限元计算精度的影响越大。 相似文献