文档名：单步无条件稳定结构动力求解隐式算法
摘要：基于量纲分析的思想,提出一种用于求解结构动力问题的单步无条件稳定隐式算法.该算法首先构造位移和速度关于质量、刚度、阻尼等变量的函数关系,然后对方程进行无量纲化处理,引入无量纲系数,最后化简得到位移和速度的递推格式.该算法在位移和速度递推格式中不包括加速度项,但能提供2阶精度加速度输出,从而实现真正的自启动.理论分析表明算法具有无条件稳定、2阶精度、可控数值阻尼和无超调特性.分别以单自由度结构和多自由度结构为对象,考虑不同的阻尼条件,对比分析各种算法的数值特性.研究结果表明:通过对算法中的自由参数进行设计,该算法可等价于Newmark平均加速度法,实现零振幅衰减和较低的周期延长,同时与Houbolt法和Wilson-θ法相比,具有更优的频谱特性,能得到更精确的计算结果;与Generalized-α法相比,该算法在有阻尼的情况下,位移、速度和加速度均有2阶精度,同时具有更低的计算误差.通过引入数值阻尼,该算法能更加有效地滤除高频响应分量,更大程度地保留低频响应的贡献,提供更好的计算精度.研究成果可以为结构动力问题的求解提供新方法,为算法的研究提供新思路.
作者：李常青 钟志强 蒋丽忠 聂磊鑫 Author：LIChangqing ZHONGZhiqiang JIANGLizhong NIELeixin
作者单位：中南大学土木工程学院,湖南长沙410075;高速铁路建造技术国家工程研究中心,湖南长沙410075中南大学土木工程学院,湖南长沙410075
刊名：铁道科学与工程学报 ISTICPKU
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2023, 20(8)
分类号：TU311.3
关键词：隐式算法 量纲分析 可控数值阻尼 无条件稳定 结构动力计算
Keywords：implicitalgorithm dimensionalanalysis controllablenumericaldamping unconditionalstability structuraldynamiccalculation
机标分类号：O641O343TU35
在线出版日期：2023年10月9日
基金项目：国家自然科学基金，湖南创新型省份建设专项经费资助项目单步无条件稳定结构动力求解隐式算法[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2023, 20(8)李常青 钟志强 蒋丽忠 聂磊鑫基于量纲分析的思想,提出一种用于求解结构动力问题的单步无条件稳定隐式算法.该算法首先构造位移和速度关于质量、刚度、阻尼等变量的函数关系,然后对方程进行无量纲化处理,引入无量纲系数,最后化简得到位移和速度的递推...参考文献和引证文献
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