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相似文献
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1.
针对横观各向同性饱和两相介质的弹性波动方程组,应用基于显式逐步积分计算格式的时域显式有限元方法对其在输入地震波作用下的动力反应进行计算和分析,并将计算结果与完全各向同性饱和两相介质的计算结果进行对比研究。结果显示横观各向同性饱和两相介质与完全各向同性饱和两相介质的动力反应具有较为显著的差异。同时表明时域显式有限元方法是进行横观各向同性饱和两相介质动力反应计算分析的一种有效方法。  相似文献   

2.
两相介质近场波动模拟的一种解耦有限元方法   总被引:6,自引:1,他引:5       下载免费PDF全文
本文将求解近场波动问题的一种解耦技术推广到两相介质,得到了一种求解两相介质近场波动问题的直接解耦方法,包括集中质量有限元模型、时域显式积分格式和局部人工边界条件. 首先应用加权残数法,并依据波动模拟的精度要求,得到了两相介质集中质量有限元模型. 然后,结合两相介质中波动的衰减特性,实现了透射边界在两相介质近场波动中的运用. 最后,通过数值实验,并与解析解对比,验证了本文方法的有效性.  相似文献   

3.
本文采用一维模型分析了时域离散化后有限元离散网格中波动的基本特征。文中讨论了时域离散化对波动的频散、截止频率及寄生振荡的影响,分析了由时域离散化引起的在频率域及由空间离散化引起的在波数域波动解的多重分支现象,并指出在研究中应取其基本分支。文中也给出了考虑时间步长影响的有限元离散化准则。研究结果表明,从模拟连续模型的精度上看,时域离散化使集中质最有限元法优于一致质量法,前者可取较大时间步长。从计算精度、容易程度及经济性各方面衡量,集中质量法均比一致质量法可取。本文的工作不但对波动有限元模拟的参数选取有指导意义,同时也是分析时域人工边界稳定性的基础工作之一。  相似文献   

4.
结构动力学方程的显式积分格式   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文从空间解耦有限元常微分方程组出发,探讨了结构动力学方程的高精度显式积分格式。通过被积函数的拉格朗日多项式内插和分部积分导出了波动数值模拟的一组显式时步积分公式。这组公式是时间和空间解耦的,即波场内任一离散节点在任一时刻的波动数据可以用这组公式依据该节点及其邻近节点在该时刻之前的n+1个时刻的波动数据显式地算出(n为非负整数),阐明了这组公式的如下特点:第一,其截断误差的量级不超过0(Δt^n+3),Δt为时间步距。第二,它不仅可用于线性波动的数值模拟,而且可用于本构方程具有强非线性情形。第三,这组公式也可推广应用于一系列数学物理暂态问题的数值求解。针对一个简单的时不变系统初步分析了此组积分格式的稳定性。但是,对其稳定性尚需作进一步研究。  相似文献   

5.
淤积泥砂对水平地运动作用时刚性坝面动压力的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
文章基于固体介质,流体介质,液固两相饱和介质的时域显示有限元波动分析方法,研究了可压缩库水条件下淤积泥砂对水平地运动作用时刚性坝面上动压力的影响,研究中分析了作为两相介质处理的淤积泥砂的饱和度、厚度、渗透系数和孔隙率对坝面动压力的影响,还比较了作为流程两相介质,单相固体介质、单相重流体介质处理的不同淤积泥砂层模型间的计算结果差异。  相似文献   

6.
在波动有限元模拟中, 若采用传统的显式数值积分方法求解运动方程, 计算时间步长需采用计算区内满足稳定条件要求的最小时间步长. 然而, 对于大部分计算区域, 这一时间步长过小, 是不必要的. 本文提出了一种不等时间步长的显式数值积分方法, 其基本思想是不同的计算区域采用满足各自稳定条件的计算时间步长. 最后, 本文通过数值试验检验了这一方法的可行性及其对数值计算精度的影响.   相似文献   

7.
轴对称有耗介质电磁问题的时域有限元方法   总被引:6,自引:2,他引:4       下载免费PDF全文
从Maxwell方程出发推导出非均匀介质中含时间的Galerkin能量泛函的弱化公式,然后应用线性插值原理得到普通的二阶常微分方程。采用中心差分离散,并引入一个比例因子 ,分离时间与空间变量,得到了随时间步长变化的递推迭代公式,从而将差分与有限元方法相结合,并对非均匀介质中时域有限元的稳定性进行了讨论,给出了其稳定性条件。在均匀无耗介质和有耗介质中,用单匝磁偶极天线的瞬态响应的时域有限元数值计算分别与现有文献作了比较,给出轴对称非均匀介质中有井眼的瞬态测井响应。  相似文献   

8.
本文以饱水两相介质的土力学模型为研究对象,在假定两相介质为弹性介质条件下,采用了显式有限元法和透射边界进行了饱和弹性半空间动力响应问题的研究。为避免谐波输入初始间断的影响,文中提出了一个处理函数,并以弹性半空间为算例,对饱水介质和单相介质分别进行了在底边界P波垂直入射时的动力响应分析,验证了该处理函数的有效性和实用性。  相似文献   

9.
瑞利阻尼介质有限元离散模型动力分析的数值稳定性   总被引:12,自引:0,他引:12  
本文针对几种有一般阻尼的动力系数数值积分的显式方法,讨论了阻尼对稳定性的影响,并建议了瑞利阻尼介质有限元离散模型中动力分析数值稳定性的实用稳定判别方法。  相似文献   

10.
本文基于Biot的饱和多孔介质本构方程,考察具有辐射阻尼的外行球面波,推导了饱和多孔介质三维黏弹性人工边界的法向和切向边界方程;在已有的饱和多孔介质二维显式有限元数值计算方法基础上,提出该理论的三维方法,并开发了实现该三维方法的有限元程序.算例表明饱和多孔介质三维时域黏弹性人工边界与动力反应分析的显式有限元法具有较好的精度和稳定性.  相似文献   

11.
基于条分模式的边坡可靠度近似计算方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
颜永国  陈健 《地震学刊》2010,(3):315-319
通过对边坡稳定分析方法中的条分理论和响应面法的研究,针对边坡可靠性计算往往没有明确的解析表达式,以及稳定性系数计算方法和响应面法(RSM)的特点,将响应面法中的有限元数值模拟以条分模式中的稳定性系数隐式方程的迭代计算方法代替,建立了条分模式下的边坡可靠性计算的极限状态方程,从而形成了一种新的边坡稳定可靠性响应面分析方法。本文提出的改进的响应面法原理简单,计算效率较高并具有一定的精度,适用于对边坡可靠度的近似计算。  相似文献   

12.
基于运动稳定性理论,以1座实际的钢管混凝土肋拱桥为例,利用改进的时间冻结法(动态特征值法)求得结构在地震波作用下的动态稳定系数时间历程,研究了不同输入方向和阻尼比对动力稳定临界系数的影响,并探讨了地震波作用下拱桥的稳定安全系数,对钢管混凝土拱桥的弹性动力稳定性能作出了评估。  相似文献   

13.
为准确全面地量化分析研究土木工程建筑中混凝土结构抗震稳定性,提出基于滞回曲线以及结构动力方程的混凝土结构抗震稳定性分析方法。首先采用滞回曲线描述混凝土结构在地震作用下的损伤情况,对滞回曲线模型拐点进行有效操作,确保动力方程对混凝土结构抗震稳定性进行有效分析。其次采用基于混凝土结构动力方程的抗震稳定性分析方法,对地震地面运动模型以及结构分析模型来分析混凝土结构的随机地震反应情况,得到混凝土结构随机反应的汇总量,在此基础上通过双参数的结构破坏模型,基于结构稳定性原理,获取运算混凝土结构抗震稳定性的概率表达式,再基于该表达式分析混凝土结构的抗震稳定性情况。实验结果说明,所提方法能够对土木工程建筑中不同类型混凝土构件抗震稳定性进行有效分析,分析结果准确且全面。  相似文献   

14.
An explicit unconditionally stable algorithm for hybrid tests,which is developed from the traditional HHT-α algorithm,is proposed.The unconditional stability is first proven by the spectral radius method for a linear system.If the value of α is selected within [-0.5,0],then the algorithm is shown to be unconditionally stable.Next,the root locus method for a discrete dynamic system is applied to analyze the stability of a nonlinear system.The results show that the proposed method is conditionally stable for dynamic systems with stiffness hardening.To improve the stability of the proposed method,the structure stiffness is then identified and updated.Both numerical and pseudo-dynamic tests on a structure with the collision effect prove that the stiffness updating method can effectively improve stability.  相似文献   

15.
The convergence and stability of step-by-step integration schemes used in the inelastic dynamic analysis of structures and their corresponding criteria were studied for a restoring force model with negative-stiffness. Convergence conditions and stability conditions 1, 2 or 3 were established. The numerical stability of the integration under negative-stiffness belongs to the category of relative stability; consequently, the concepts and the conclusions concerning numerical stability in the case of positive-stiffness (which belongs to absolute stability) cannot be used. Research into several step-by-step integration methods usually employed in inelastic dynamic analysis has shown great differences in numerical stability for models with negative-stiffness as compared with positive-stiffness models. The central difference method is convergent and unconditionally stable in the case of negative-stiffness, though it is only conditionally stable in the case of positive-stiffness. The Houbolt method satisfies the requirement for convergence; its stability, however, depends not only on the integration step size Δt but also on the stiffness ratio β for the model with negative-stiffness, unlike the unconditional stability for the model with positive-stiffness. The Newmark constant acceleration method is convergent and unconditionally stable in the case of negative-stiffness just like it is in the case of positive-stiffness.  相似文献   

16.
The pedestrian-induced lateral vibration of footbridges is essentially classified as a nonlinear stochastic vibration. Accordingly, bridge vibration stability falls within the field of nonlinear stochastic vibration stability. At present, the Lyapunov method is mainly used to analyze such stability. However, this method is qualitative, and it cannot quantitatively analyze the vibration stability probability. In this study, a new analytical method based on a comparison of the input energy and the variation of intrinsic energy(IEVIE) is used to analyze the nonlinear stochastic vibration stability of the lateral vibration of the footbridge. The improved Nakamura model is used to describe the lateral nonlinear stochastic vibration of the footbridge. A combination of the IEVIE method and the probability density evolution(PDE) method is then proposed, in which the IEVIE method is utilized to determine vibration stability. The PDE method is used to obtain the reliability of vibration stability. The proposed method is successfully applied to the Millennium Bridge, and its effectiveness is verified by comparing the Monte Carlo and Lyapunov methods. The proposed method can obtain the dynamic probability of the vibration as stable or instable and provide a reference for quantitative analysis of lateral nonlinear stochastic vibration stability of footbridges.  相似文献   

17.
地震力作用下土质边坡动态稳定性研究对实际边坡工程有着重要的意义。采用拟动力法结合简化毕肖普法研究坡顶抗滑桩加固土质边坡在地震力作用下的动态稳定性。尽管拟静力法是目前处理地震力最为广泛的方法之一,但其局限性在于无法考虑地震力随时间变化且忽略了地震波在土体中的传播。而拟动力法采用正弦波模拟地震波在土中传播,并考虑地震波从坡脚传递到坡顶的相位差以及阻尼力对边坡稳定性的影响,通过边坡安全系数的变化揭示土质边坡在地震力作用下的稳定性变化规律。将得到的结果与拟静力法进行对比,突出了拟动力法的优势。最后,考虑水平地震加速度系数、加速度幅值放大系数以及土体内摩擦角对边坡稳定性的影响,以期对实际工程提供理论借鉴。  相似文献   

18.
近场波动数值模拟稳定性问题分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文利用分析一维双曲型偏微分方程初边值问题数值稳定性的GKS定理的物理解释的推广,以出平面波动为例,分析了集中质量显式有限元方法及中心有限差分方法分别与多次透射公式简单结合构成的封闭数值求解系统的稳定性,并用数值试验进行了验证。旨在从概念上说明讨论人工边界稳定性时,必须与计算区域内的具体算法结合分析才有意义,单纯地说人工边界在数值计算中稳定或不稳定是不正确的。  相似文献   

19.
Exact representation of unbounded soil contains the single output–single input relationship between force and displacement in the physical or transformed space. This relationship is a global convolution integral in the time domain. Rational approximation to its frequency response function (frequency‐domain convolution kernel) in the frequency domain, which is then realized into the time domain as a lumped‐parameter model or recursive formula, is an effective method to obtain the temporally local representation of unbounded soil. Stability and identification for the rational approximation are studied in this paper. A necessary and sufficient stability condition is presented based on the stability theory of linear system. A parameter identification method is further developed by directly solving a nonlinear least‐squares fitting problem using the hybrid genetic‐simplex optimization algorithm, in which the proposed stability condition as constraint is enforced by the penalty function method. The stability is thus guaranteed a priori. The infrequent and undesirable resonance phenomenon in stable system is also discussed. The proposed stability condition and identification method are verified by several dynamic soil–structure‐interaction examples. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

20.
The first-order accurate explicit finite-difference scheme based on the method of characteristics (MOC) has been widely used for the analysis of waterhammer in pipelines. For the stability of this scheme, the Courant condition has been developed by neglecting the nonlinear terms. When the friction loss term is large, this scheme becomes unstable even if the Courant stability is satisfied. In this paper, the stability and accuracy including friction are investigated by systematically analyzing typical piping systems over a wide range of parameters and empirical stability limits are presented for practical applications. In addition, the suitability of the implicit finite difference method for transient analysis is investigated.  相似文献   

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