非线性动力分析

摘要： 目前,高拱坝的抗震安全性分析中仅考虑单独主震的作用,而忽略地震中可能伴随发生的多次余震,对高拱坝在主余震序列作用下的动力响应规律尚缺乏充分认识。以大岗山拱坝为例,建立了综合考虑坝体损伤非线性、横缝开合以及半无限地基辐射阻尼效应的拱坝-库水-地基有限元分析模型,并基于耐震时程法(ETA)构建主震-ETA余震序列进行高拱坝非线性动力分析。研究结果表明:ETA的计算结果与增量动力分析法(IDA)具有可比性;高拱坝的极限抗震能力在主震受损情况下将发生损失,且随主震强度增大而损失增加。最后,基于主震-ETA余震序列计算结果给出了大岗山拱坝的极限抗震能力损失曲线。

摘要： 基于矢量地震动强度参数,对软土浅埋隧道进行地震易损性分析。开展大量土体隧道结构动力非线性有限元计算,利用计算结果,对15个地震动强度参数(IMs)与隧道破坏指标(DI)进行对数线性拟合回归,并采用有效性、实用性和效益性3个指标对不同IMs进行合理性分析。研究发现,峰值加速度(PGA)是最优IM,其次是峰值速度(PGV)和加速度谱强度(ASI)。根据揭示的最优IM(即PGA)建立基于标量IM的隧道地震易损性曲线,利用合理地震动强度参数中PGA和ASI建立基于矢量IMs的隧道地震易损性曲面,并与上述地震易损性曲线进行对比。结果表明:采用标量IM的地震易损性分析不能表达第2个地震动强度参数IM对隧道抗震性能的影响,所建立的基于矢量IMs的易损性曲面能更精准地评价盾构隧道的抗震性能。

摘要： 对陡波形立管在随机荷载作用下的非线性动力响应进行了数值分析。考虑内部流体,基于柔性杆理论建立了陡波形立管(SWR)的数值模型,采用Newmark-β法求解立管动力响应,利用MATLAB软件编写相应计算程序DRSWR,将DRSWR的计算结果与OrcaFlex进行对比验证,然后对陡波形立管在随机波浪、顶部浮体随机运动共同激励下的应力响应进行了参数敏感性分析。结果表明:浮子段应力水平、应力变化幅值最高;应力极值点为拱弯点和垂弯点;大波高、低周期的波浪会导致立管整体应力水平急剧升高;平均静偏移增大导致立管应力极值减小;大幅高频的慢漂运动会使悬挂点应力显著增大;高密度、高流速内部流体会使陡波形立管处于高应力状态。

摘要： 本文基于现有“L型”沉沙池右边墙无质量地基模型的线弹性动力分析研究结果,进一步通过考虑沉沙池右边墙-地基接触非线性以及地基辐射阻尼效应,开展了最大设计地震(MDE,max design earthquake)下的非线性动力分析,综合评估了右边墙墙根抗剪、抗弯性能以及墙体与地基接触面滑动和张开情况,结果表明:MDE作用下,右边墙墙根弯矩时程均低于需求能力比(DCR,demand to capacity ratio)允许值,剪力时程存在一定持时范围超过DCR允许值,有发生剪切破坏的可能性,可以通过在墙体根部配置剪力筋,增强其抗剪性能。此外,地震结束后,沉沙池右边墙-地基接触面最终处于闭合状态,表明其具有较好抗倾覆能力。本文针对沉沙池右边墙开展的非线性动力分析可为抗震设计提供科学依据,亦可为强震区沉沙池结构的抗震分析提供参考。

摘要： 基于线性静力和非线性动力两种方法使用SAP2000对5层框架进行连续倒塌仿真分析,分析其抗倒塌能力,并比较两种方法下的拆除构件的位移值与弯矩值.结果表明,使用线性静力分析方法时,DCR≤2,满足抗连续倒塌要求.使用非线性动力分析方法时,拆除角柱的最大位移值为0.0156 m,拆除长边中柱的最大位移值为0.0195 m,都没有达到构件破坏的最大位移值,满足要求,根据对比两种分析方法的具体数值发现,线性静力分析方法较保守,计算速度快,非线性动力分析方法准确地反映了结构的动力响应.

摘要： 针对预制拼装桥墩地震下抗剪扭能力薄弱的不足,提出一种组合式钢套筒(销棒)剪力键预制拼装桥墩结构方案.基于ABAQUS平台,发展并检验了可考虑复杂非线性力学行为的实体模型模拟方法.开展拟静力分析,系统讨论了预应力筋及剪力键主要参数对桥墩抗震性能的影响规律,并选取近远场地震动开展非线性动力分析进行了有效性检验.结果 表明,提高预应力筋配筋率可显著增强桥墩的抗剪能力,但也会相应增加强震下的残余位移;通过合理设置预应力筋配筋率,可使预制拼装桥墩具有与现浇整体墩相当的承载力;增大剪力键埋深和钢销棒直径可有效提高桥墩的抗剪能力,但应合理控制剪力键最小埋深和钢销棒最大直径;双向水平地震作用下,组合式剪力键可有效限制接缝张开及滑移扭转变形,显著提高桥墩的抗剪扭能力.

摘要： 为研究不同时速下的重型卡车与桥墩发生碰撞时的动力响应规律,使用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行非线性动力分析.考虑上部结构对碰撞过程的影响,用质量块模拟上部结构.以东风天龙重卡车为原型,建立有限元模型.选择质量为30,40,50 t车辆分别以时速50,80,110 km/h模拟碰撞过程,得出撞击速度、撞击质量对桥墩位移和碰撞力的影响规律.分析能量随时间的变化规律,验证碰撞模型的合理性.将碰撞力峰值与相关文献,与现行规范做对比,结果表明现行防撞设计规范难以满足实际工程中桥梁防撞的要求.

摘要： 二滩水电站1991年9月开始建设,1998年8月第一台机组正式并网发电,1999年12月2日全部机组投产,2000年12月完成枢纽工程竣工验收.在2008年“5·12”汶川地震后,按照国家发改委相关文件的要求,中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司开展了二滩水电站防震抗震研究设计复核工作,本文主要介绍相关研究成果.复核分析表明,依据四川地震局对二滩水电站工程区地震危险性的复核成果,根据规范法大坝动力分析、线弹性和非线性动力分析结果,在设计地震和校核地震作用下,二滩拱坝及坝肩抗震安全能得到保证.

摘要： 本文详细介绍了拟力法的研究进展,从基本概念出发给出了弹性位移和塑性位移的定义,并推导了拟力法的控制方程及运动方程;同时,说明了构件局部塑性机制及其塑性变形的意义,并从理论上阐明了拟力法与传统有限元方法相比的优势,即计算效率高、稳定性好.最后,将拟力法应用于某一钢框架结构,结合适用于钢结构的较基本的局部塑性机制,验证了拟力法的实用性及有效性.

摘要： 本文采用新近提出的有限质点法对半刚性钢框架结构的非线性动力性能进行分析.有限质点法是一种基于向量力学和数值计算的无网格分析方法.该方法通过描述结构质点的运动行为来追踪结构行为.采用单元虚拟运动分离单元的刚体运动和纯变形,推导平面梁单元的几何非线性计算公式.采用零长度弹簧单元,模拟钢框架半刚性节点的内力与变形关系.通过独立的非线性强化弹簧模型,计算半刚性节点的动力行为.采用显示积分方法求解结构的运动平衡方程.有限质点法计算结构非线性行为无需组集刚度矩阵和迭代求解,与传统方法相比在结构复杂行为研究中具有优势.算例分析对比了刚性和半刚性框架,以及线性与非线性半刚节点的非线性动力行为,同时验证了本文方法正确性和优越性.

摘要： 本文详细介绍了港珠澳大桥用的多功能高阻尼橡胶隔震支座的设计过程,并通过试验结果来验证支座设计的合理性;通过建立非线性动力分析模型,具体结合港珠澳大桥的实际工况,模拟支座在地震时的隔震效果,并验证港珠澳大桥高阻尼支座能够起到有效隔震的作用.结果表明，支座性能满足《橡胶支座第2部分：桥梁隔震橡胶支座》(GB 20688.2-2006)的要求，支座横向限位装置的横向抗剪力满足误差±15%的要求；以上计算可为多功能高阻尼支座的设计提供一定的参考价值。通过非线性动力时程分析，验证HDRlOOOOkN与HDR30000kN支座的选型参数是合理可靠的，能够有效地发挥隔震效果；分析结果满足《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）。

摘要： 减隔震技术是桥梁抗震的有效措施.利用大型有限元分析软件Midas/Civil对大跨度预应力混凝土连续梁桥进行非线性动力地震响应分析,桥梁分别采用普通非隔震支座、板式橡胶支座、铅芯橡胶隔震支座以及高阻尼铅芯橡胶支座.本文对不同支座下桥梁结构的抗震性能进行了分析和比较.结果表明,减隔震支座能有效延长结构的自振周期,降低结构的位移和内力响应,改善结构的抗震性能.

摘要： 为研究地震作用下支撑钢框架非线性动力响应，基于多重抗侧向体系工作机制，采用显式的非线性动力分析方法及动态接触算法，分析了无支撑钢框架、中心与偏心支撑钢框架及带新型楔块一支撑装置钢框架的地震反应。在分析过程中，采用双线性等向强化材料模型及显式的中心差分算法以考虑其材料与几何双重非线性，从结构变形、能量等方面得到了结构反应随地震强度发展的大致变化规律。结果表明：结构在地震作用下发生塑性变形后总体刚度衰减。产生滞回耗能与体系阻尼耗能;钢框架的非线性动力响应主要受结构抗侧向刚度、塑性变形及体系阻尼的影响。

摘要： 由于钢管混凝土结构具有承载力高、抗震性能好等优良的受力性能,目前在越来越多的多、高层住宅体系采用了钢管混凝土组合框架结构形式.为了进一步研究钢管混凝土柱-钢梁组合结构形式在住宅建筑体系中的应用,防止该类结构在突发荷载(地震、爆炸、火灾以及撞击等)作用下发生连续性倒塌破坏,本文对一典型的6层钢管混凝土柱-钢梁组合框架住宅体系抗连续性倒塌性能的关键问题进行了初步探讨,包括计算模型和抽柱工况的选取、分析步骤、阻尼和失效时间的确定以及倒塌的判定准则等.分析结果表明,采用圆钢管混凝土柱-钢梁组合框架住宅结构体系具有良好的抗倒塌性能.该文分析结果可为进一步完善钢管混凝土组合框架在住宅体系中的应用提供参考.

摘要： 由于钢管混凝土结构具有承载力高、抗震性能好等优良的受力性能,目前在越来越多的多、高层住宅体系采用了钢管混凝土组合框架结构形式.为了进一步研究钢管混凝土柱-钢梁组合结构形式在住宅建筑体系中的应用,防止该类结构在突发荷载(地震、爆炸、火灾以及撞击等)作用下发生连续性倒塌破坏,本文对一典型的6层钢管混凝土柱-钢梁组合框架住宅体系抗连续性倒塌性能的关键问题进行了初步探讨,包括计算模型和抽柱工况的选取、分析步骤、阻尼和失效时间的确定以及倒塌的判定准则等.分析结果表明,采用圆钢管混凝土柱-钢梁组合框架住宅结构体系具有良好的抗倒塌性能.该文分析结果可为进一步完善钢管混凝土组合框架在住宅体系中的应用提供参考.

摘要： 由于钢管混凝土结构具有承载力高、抗震性能好等优良的受力性能,目前在越来越多的多、高层住宅体系采用了钢管混凝土组合框架结构形式.为了进一步研究钢管混凝土柱-钢梁组合结构形式在住宅建筑体系中的应用,防止该类结构在突发荷载(地震、爆炸、火灾以及撞击等)作用下发生连续性倒塌破坏,本文对一典型的6层钢管混凝土柱-钢梁组合框架住宅体系抗连续性倒塌性能的关键问题进行了初步探讨,包括计算模型和抽柱工况的选取、分析步骤、阻尼和失效时间的确定以及倒塌的判定准则等.分析结果表明,采用圆钢管混凝土柱-钢梁组合框架住宅结构体系具有良好的抗倒塌性能.该文分析结果可为进一步完善钢管混凝土组合框架在住宅体系中的应用提供参考.

摘要： 由于钢管混凝土结构具有承载力高、抗震性能好等优良的受力性能,目前在越来越多的多、高层住宅体系采用了钢管混凝土组合框架结构形式.为了进一步研究钢管混凝土柱-钢梁组合结构形式在住宅建筑体系中的应用,防止该类结构在突发荷载(地震、爆炸、火灾以及撞击等)作用下发生连续性倒塌破坏,本文对一典型的6层钢管混凝土柱-钢梁组合框架住宅体系抗连续性倒塌性能的关键问题进行了初步探讨,包括计算模型和抽柱工况的选取、分析步骤、阻尼和失效时间的确定以及倒塌的判定准则等.分析结果表明,采用圆钢管混凝土柱-钢梁组合框架住宅结构体系具有良好的抗倒塌性能.该文分析结果可为进一步完善钢管混凝土组合框架在住宅体系中的应用提供参考.

摘要： 本发明公开了一种规则波中船舶骑浪非线性动力学分析方法：建立船舶在规则波中的纵荡运动微分方程；基于分岔非线性动力学理论，采用数值方法计算船舶骑浪运动分岔特性，得到船舶与波浪之间的相对速度随螺旋桨转速变化的分岔图，根据分岔图获得船舶在波浪中行驶时的数值螺旋桨临界转速；将非线性动力学的梅林科夫方法与船舶运动理论结合，基于异宿轨道分析船舶纵荡运动，并求出船舶在波浪中行驶时的理论螺旋桨临界转速，以确定数值螺旋桨临界转速的可靠性；根据分岔图确定船舶骑浪失稳的条件。本发明对规则波中船舶骑浪运动采用非线性动力学分析方法分析船舶安全航行的稳定域，为船舶的安全航行提供分析方法和安全航行依据。

摘要： 本发明公开了一种规则波中船舶横甩非线性动力学分析方法：建立船舶在规则波中的艏摇运动微分方程；根据非线性动力学理论，确定船舶发生横甩运动的稳定域和不稳定域的边界，并得到船舶艏摇运动微分方程解的稳定域示意图，根据稳定域示意图得到艏摇运动微分方程中参数激励项系数的理论临界值；基于分岔非线性动力学理论，采用数值方法计算船舶艏摇运动分岔特性，得到船舶艏摇角随波高变化分岔图，以确定参数激励项系数的理论临界值的可靠性；根据稳定域示意图确定船舶发生横甩的临界条件。本发明对规则波中船舶横甩运动采用非线性动力学分析方法分析船舶安全航行的稳定域，为船舶的安全航行提供分析方法和安全航行依据。

摘要： 本发明提供了一种机器人低速运动非线性动力学特性分析与建模方法，包括以下步骤：设计机器人单关节转动实验，获取关节电机力矩，关节角度和关节速度数据；对力矩数据低通滤波后进行立方内插值重采样，根据重采样后的力矩数据计算电机波动力矩和关节摩擦力矩，采用拟合方法获得电机波动确定性力矩和关节摩擦确定性力矩；进行非线性力矩数据分析，对电机波动力矩与电机波动确定性力矩的差值，关节摩擦力矩与关节摩擦确定性力矩的差值进行分析，研究两组力矩差值的非线性波动特性，并定义为电机波动混沌特性力矩和关节摩擦混沌力矩；基于相空间重构理论和神经网络对机器人低速运动非线性动力学特性进行建模。

摘要： 本发明涉及一种复杂建筑结构非线性动力时程分析方法，其步骤如下：第一步，对所述复杂建筑结构进行空间有限元离散，建立离散系统的运动方程组；第二步，选取参数和确定全局不变量：第三步，逐时间步计算，计算每个时间步结束时刻的位移、速度和加速度；本发明对Newmark法的非线性迭代过程进行两处关键的改进，在保证计算精度的前提下，大幅减少了计算工作量，提升了计算效率。

摘要： 本发明公开了一种旋转关节型工业机器人非线性动力学建模分析方法，包括如下步骤：将旋转型工业机器人三维实体模型转化为由体元件和铰元件组成的系统动力学模型；选取工业机器人各关节转角值作为系统广义坐标，确定积分变量x(ti)及其初始条件x(t0)；计算工业机器人体元件和铰元件的传递矩阵和传递方程；根据元件传递矩阵和机器人系统拓扑结构，计算总传递矩阵，结合边界条件，求解总传递方程，获得边界点状态矢量中的未知状态变量；根据动力学模型中各连接点处的加速度、角加速度，对动力学模型进行运动学分析，获得广义坐标的二阶导数；结合数值积分方法，获得ti+1时刻的积分变量x(ti+1)，当到达期望的计算时间则结束，否则返回重新确定初始条件并再次分析计算。

摘要： 本发明提供一种转子‑轴承系统非线性动力学分析方法，包括：输入计算参数；计算系统整体质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵与陀螺效应矩阵；计算转子的不平衡激励；计算t时刻轴承油膜厚度；计算t时刻轴承油膜压力。判断油膜压力是否满足收敛条件；计算t时刻轴承摩擦力与端泄流量；计算t时刻润滑油有效温度与有效粘度；计算t时刻油膜承载力。基于Newmark‑β算法，计算转子系统在t+Δt时刻的振动响应。断t+Δt时刻是否达到时间上限。本发明将基于有限差分法的轴承非线性油膜力求解过程嵌入转子振动响应的计算中，并在求解油膜力时考虑了润滑油流变特性、轴瓦表面弹性变形等影响因素，使得响应计算更为精确。

摘要： 本发明公开了一种用于机械非线性振动分析的非线性动力学方程求解方法及系统，包括以下步骤：根据待分析的机械非线性振动系统，构建获得系统时域上非线性有限元动力学方程；通过多谐波平衡法，获得频域上非线性有限元动力学方程；利用自动微分方法求解频域上非线性有限元动力学方程的雅可比矩阵；采用弧长法求解频域上非线性有限元动力学方程，获得频域上非线性有限元动力学方程的解；根据频域上非线性有限元动力学方程的解，通过广义傅里叶逆变换，获得时域上非线性有限元动力学方程的解，进而获得频响曲线，进行机械非线性振动分析。

摘要： 本发明公开了一种非线性投影分析方法，包括获取待分析的非线性投影结果；计算每个数据实例的低维表示和高维特征之间的仿射映射；对待分析的非线性投影进行片段划分；构造层次化探索树并计算层次化探索树中各节点保持边界的仿射映射；对非线性投影进行层次化探索并完成对非线性投影的分析。本发明还公开了一种包括所述非线性投影分析方法的人脸图像非线性投影分析方法。本发明对非线性投影进行了分段线性拟合，并建立对应的视图模型从而对非线性投影中的模式进行分析；因此本发明能够对非线性投影中的模式进行分析，而且可靠性高、实用性好。

摘要： 本发明公开一种基于脑电非线性动力学分析的音频制作方法及终端，获取脑电波信号集；计算所述脑电波信号集对应的多个相位同步强度，并基于所述多个相位同步强度计算脑电波信号主频率；根据所述脑电波信号主频率获取变化后的脑电波信号集，并根据所述变化后的脑电波信号集从所述脑电波信号主频率中筛选目标主频率；基于所述目标主频率进行脑电非线性动力学分析，得到基础音频，由于目标主频率即为可诱发脑电波变化的主频率，基于目标主频率得到基础音频，利用基础音频可诱发脑电波特定频率，能够刺激大脑神经元有方向性，从而提高了音频的情绪舒缓和调节效果。

摘要： 本发明涉及一种复杂结构非线性动力分析的改进的广义α法，所述方法是一种用于外部动力荷载作用下复杂结构非线性动力时程分析的固定迭代次数分析方法，其步骤如下：第一步，对复杂结构进行空间有限元离散，建立离散系统的运动方程组；第二步，选取参数和确定全局不变量：第三步，逐时间步计算，计算每个时间步结束时刻的位移、速度和加速度；本发明对传统广义α法的非线性迭代过程进行两处关键的改进，在保证计算精度的前提下，大幅减少了计算工作量，提升了计算效率。