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车辆-轨道非线性耦合系统显隐式求解算法的收敛性分析
1
作者 秦佳良 刘林芽 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期113-119,共7页
针对车辆-轨道非线性耦合系统的动力学方程联立求解过程,将车辆和轨道分别考虑为2个子系统,通过2个子系统之间的位移协调和轮轨非线性接触力耦合,再结合显隐式积分格式,提出车辆-轨道非线性耦合系统的分离迭代和分离同步两种求解方法,... 针对车辆-轨道非线性耦合系统的动力学方程联立求解过程,将车辆和轨道分别考虑为2个子系统,通过2个子系统之间的位移协调和轮轨非线性接触力耦合,再结合显隐式积分格式,提出车辆-轨道非线性耦合系统的分离迭代和分离同步两种求解方法,通过算例验证了两种方法的正确性,并对两种求解方法的收敛性进行了对比分析。计算结果表明:显隐式分离迭代法和显隐式分离同步法的最大有效时间步长分别是0.5、0.1 ms;在时间步长较大时,采用Aitken加速法可以起到增强显隐式分离迭代法的计算稳定性的作用,但Aitken加速法的作用会随着时间步长的减小而变小;相同时间步长下显隐式分离同步法的计算效率要比显隐式分离迭代法高,但可以通过选用较大的时间步长来提高显隐式分离迭代法的计算效率。 展开更多
关键词 车辆-轨道非线性耦合系统 显隐式积分 分离迭代法 分离同步法 Aitken加速法
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一种工程实用的数值积分方法 被引量：2
2
作者 张艳红 陈善阳 胡晓 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期39-45,共7页
在实际工程结构动力反应分析中,往往由于结构型式十分复杂,常用的两种直接积分方法,即显式积分方法和隐式积分方法,在使用中都存在着一定的局限性,如何将这两种积分方法合理有效地结合起来,是一个十分有意义的研究课题。针对实际工程问... 在实际工程结构动力反应分析中,往往由于结构型式十分复杂,常用的两种直接积分方法,即显式积分方法和隐式积分方法,在使用中都存在着一定的局限性,如何将这两种积分方法合理有效地结合起来,是一个十分有意义的研究课题。针对实际工程问题中整体结构计算时间步长的选择往往受局部区域的材料特性、尺寸大小等因素影响的这一现象,提出了一种对结构局部区域进行隐式积分、对其余区域进行显式积分的工程实用的显隐式数值积分方法,这种积分格式相对于显式积分格式而言,能显著提高整体结构的计算速度。最后采用三个数值计算实例对这一方法进行验证。 展开更多
关键词 数值计算 积分方法 显隐式积分 显式积分 隐式积分 局部区域
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一种显隐式积分方法及其应用
3
作者 张艳红 胡晓 《世界地震工程》 CSCD 2004年第1期17-22,共6页
在实际工程结构动力反应分析中,往往由于结构型式十分复杂,常用的两种直接积分方法,即显式积分方法和隐式积分方法,在使用中都存在着一定的局限性,如何将这两种积分方法合理有效地结合起来,是一个十分有意义的研究课题。针对实际工程问... 在实际工程结构动力反应分析中,往往由于结构型式十分复杂,常用的两种直接积分方法,即显式积分方法和隐式积分方法,在使用中都存在着一定的局限性,如何将这两种积分方法合理有效地结合起来,是一个十分有意义的研究课题。针对实际工程问题中整体结构计算时间步长的选择往往受局部区域的材料特性、尺寸大小等因素影响的这一现象,提出了一种对结构局部区域进行隐式积分、对其余区域进行显式积分的显隐式积分方法,这种积分格式相对于显式积分格式而言,能显著提高整体结构的计算速度。最后采用两个数值计算实例对这一方法进行验证。 展开更多
关键词 显式积分 隐式积分 显隐式积分 局部区域 工程结构 地震波动
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结构动力分析显隐式混合积分并行算法及实现 被引量：8
4
作者 寇哲君 程建钢 +1 位作者 黄文彬 姚振汉 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第4期21-24,共4页
在分布式并行计算机环境下开展有限元并行算法研究是计算力学领域的前沿课题之一。基于区域分裂法，提出了一种新的结构动力分析的显－隐式混合积分并行算法，给出了其算法执行过程，并从物理直观意义上解释了该算法的设计思想，指出了... 在分布式并行计算机环境下开展有限元并行算法研究是计算力学领域的前沿课题之一。基于区域分裂法，提出了一种新的结构动力分析的显－隐式混合积分并行算法，给出了其算法执行过程，并从物理直观意义上解释了该算法的设计思想，指出了其本质是一种单元弱耦合的混合积分算法。同时在网络并行计算机群系统上，基于并行平台（ＰＶＭ）设计了算法程序。最后，通过数值算例证明了该算法的可靠性和有效性。 展开更多
关键词 有限元 结构动力分析 显隐式混合积分 并行算法
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基于显-隐式格式的三维时域土-结相互作用分析的异步并行算法 被引量：14
5
作者 陈少林 王俊泉 +2 位作者 刘启方 周国良 唐晖 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期1321-1330,共10页
提出了一种分析三维时域土-结构动力相互作用的并行计算方法.该方法利用显式和隐式积分格式各自的优点,采用集中质量显式有限元和黏弹性人工边界模拟无限域地基,采用隐式积分格式有限元法计算上部结构的响应,两者可采用不同的时间步距.... 提出了一种分析三维时域土-结构动力相互作用的并行计算方法.该方法利用显式和隐式积分格式各自的优点,采用集中质量显式有限元和黏弹性人工边界模拟无限域地基,采用隐式积分格式有限元法计算上部结构的响应,两者可采用不同的时间步距.在此基础上,采用MPI通信协议,提出了土-结构系统中土体区域的并行计算方法,以及土体区域与结构间的异步并行计算方法,并通过自编的Fortran源程序实现了地震作用下土-结相互作用分析的并行计算.以某一核电结构模型为例,分别采用串行算法和并行算法分析了土-核电结构体系在SV波输入下的反应,验证了本文并行算法的可行性和高效性. 展开更多
关键词 土-结相互作用 集中质量显式有限元 黏弹性人工边界 并行算法 显-隐式积分格式
原文传递
一种三维饱和土-基础-结构动力相互作用分析方法 被引量：14
6
作者 陈少林 赵宇昕 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期1362-1371,共10页
地震波入射时土与结构动力相互作用分析是地震工程领域的重要问题.由于问题的复杂性,以往的研究大多考虑地基土为干土情形.而实际工程中,土体中经常充满孔隙水,土层往往是含水层或部分含水层.孔隙水对土层的地震反应影响较大,进而影响... 地震波入射时土与结构动力相互作用分析是地震工程领域的重要问题.由于问题的复杂性,以往的研究大多考虑地基土为干土情形.而实际工程中,土体中经常充满孔隙水,土层往往是含水层或部分含水层.孔隙水对土层的地震反应影响较大,进而影响支撑于其上的基础和上部结构的响应.因此,有必要考虑饱和土-基础-结构动力相互作用问题.基于此,土体采用Biot模型,利用集中质量显式有限元方法并结合多次透射人工边界进行模拟;结构经有限元离散后,采用Newmark隐式时步积分方法进行分析,可通过ANSYS等有限元软件实现;基础假定为刚性,采用显式时步积分进行求解;土体和结构(及基础)可分别采用不同的时间步距;通过FORTRAN程序实现了三维饱和土-基础-结构系统在地震作用下的整体分析.从饱和多孔介质动力微分方程出发可知,干土是饱和土的特殊情形,通过将流体体积模量及孔隙率置为零,可将饱和土退化到干土,从而将干土统一到饱和土的计算框架中,通过土-结构相互作用算例对此进行了验证,进一步实现了干土与饱和土混合情形时的土-结构动力相互作用分析,使得问题的模拟更贴近实际工程(如考虑地下水位情形).通过算例对比了饱和土地基、干土地基、干土覆盖饱和土地基(考虑地下水位)情形时,土-结构相互作用对基础和结构响应的影响,结果表明地下水位对基础和结构响应的影响较大. 展开更多
关键词 土-结构动力相互作用 饱和多孔介质 显-隐式积分方法 人工边界条件 地震响应分析
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SH波斜入射时三维结构-土-结构相互作用分析 被引量：5
7
作者 陈少林 常梦利 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2017年第1期81-90,共10页
本文实现了SH波斜入射时三维结构-土-结构动力相互作用分析。半无限土体采用集中质量显式有限元结合透射人工边界进行分析;结构经有限元离散后,采用Newmark隐式积分方法进行分析;刚性基础的响应采用显式积分方法计算。通过算例,分析了... 本文实现了SH波斜入射时三维结构-土-结构动力相互作用分析。半无限土体采用集中质量显式有限元结合透射人工边界进行分析;结构经有限元离散后,采用Newmark隐式积分方法进行分析;刚性基础的响应采用显式积分方法计算。通过算例,分析了相邻结构存在与否、结构间距、结构大小、结构前后位置、SH波入射角度对基础和结构地震响应的影响。结果表明:(1)SH波入射角度对结构-土-结构相互作用有较大影响,随着入射角度的增大,高频段的干涉和遮挡效应较为明显;(2)两相邻结构中,大结构对小结构的影响较大,小结构对大结构影响较小;(3)当考虑结构-土-结构相互作用时,不仅结构自身各个自由度之间的运动存在耦合,而且通过土体的联系,相邻结构的各个自由度之间也存在耦合。(4)通过地震记录或地脉动测试获取结构自振特性时,应考虑相邻结构的影响,避免混淆。 展开更多
关键词 结构-土-结构相互作用 透射边界 地震波 集中质量显式有限元 显-隐式积分方法
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基于显隐式混合积分的多速率仿真 被引量：2
8
作者 张炳达 陈铭 +1 位作者 王潇 王岚禹 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1641-1646,共6页
针对光伏发电并网系统中存在多种开关频率的电力电子器件,研究了一种基于显隐式混合积分的多速率仿真方法。利用电感和电容将光伏发电并网系统拆分为多个子系统,提出了一种多速率接口算法以使各子系统均满足实时性,给出了多速率仿真方... 针对光伏发电并网系统中存在多种开关频率的电力电子器件,研究了一种基于显隐式混合积分的多速率仿真方法。利用电感和电容将光伏发电并网系统拆分为多个子系统,提出了一种多速率接口算法以使各子系统均满足实时性,给出了多速率仿真方法的稳定条件。在FPGA平台上搭建了数字式光伏发电并网系统,并进行了DC/DC和DC/AC变流控制器硬件在环试验,验证了上述多速率仿真方法的准确性。 展开更多
关键词 光伏发电并网系统 实时仿真 多速率仿真 显隐式混合积分
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非水平成层场地上核电结构时域土–结相互作用分析 被引量：5
9
作者 陈少林 张娇 +3 位作者 郭琪超 周国良 刘启方 王俊泉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期308-316,共9页
目前核电土–结相互作用分析的主流软件SASSI,采用频域等效线性化,不能很好地考虑土体强非线性,且仅适合于水平成层场地。时域土–结相互作用分析方法可以考虑土体强非线性以及非水平成层场地,但效率较低,难于用于实际工程。采用一种高... 目前核电土–结相互作用分析的主流软件SASSI,采用频域等效线性化,不能很好地考虑土体强非线性,且仅适合于水平成层场地。时域土–结相互作用分析方法可以考虑土体强非线性以及非水平成层场地,但效率较低,难于用于实际工程。采用一种高效的时域土–结构动力相互作用分析的分区算法,地基无限域通过集中质量显式有限元和黏弹性人工边界进行模拟,上部结构通过隐式有限元方法进行分析,两者可采用不同的时间步距,并通过MPI通信协议,实现并行计算。以某一核电结构模型为例,分析了某非水平成层场地上核电结构在三向地震波输入下的反应,验证了该方法的高效性和用于大型实际工程的可行性。 展开更多
关键词 土–结相互作用 集中质量显式有限元 黏弹性人工边界 并行算法 显–隐式积分格式
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双势理论用于处理非关联材料本构 被引量：2
10
作者 周洋靖 冯志强 宁坡 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2015年第8期787-804,共18页
基于传统塑性力学框架下的显式积分算法和基于Simo-Taylor提出的回退映射隐式积分算法是固体力学中两大经典本构积分算法.以经典的非关联材料模型Drucker-Prager(D-P)模型和Armstrong-Frederick(A-F)模型为例分别回顾了显式积分算法和... 基于传统塑性力学框架下的显式积分算法和基于Simo-Taylor提出的回退映射隐式积分算法是固体力学中两大经典本构积分算法.以经典的非关联材料模型Drucker-Prager(D-P)模型和Armstrong-Frederick(A-F)模型为例分别回顾了显式积分算法和隐式积分算法.以双势理论为基础,将双势的概念运用到材料的自由能中,将材料分为显式标准材料和隐式标准材料.两种传统积分算法都能有效地处理显式标准材料的本构关系,但在处理隐式标准材料时却存在一定的问题.双势积分算法是建立在双势理论下的本构积分算法,此算法不仅能够处理显式标准材料,对于处理隐式标准材料,也存在一定的优势.通过变分原理推导了双势积分算法解的存在性,运用双势积分算法处理Drucker-Prager模型和Armstrong-Frederick模型,并与经典传统积分算法得到的结果进行对比,验证了双势本构积分算法的稳定性和准确性. 展开更多
关键词 双势积分算法 显式/隐式积分算法 非关联本构 D-P模型 A-F模型
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