三维静动力分析

《三维静动力分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、三维静动力分析1.结构动力的研究方法动力学问题在国民经济和科学技术的发展中有着广泛的应用领域。最经常遇到的是结构动力学问题，它主耍包括动力特性分析和动力时程分析两种类型。对水电站厂房的动力分析主要研究厂房结构在地震和机纟fl震动作用下厂房结构的应力分布以及其稳定性。因此，对厂房结构的动力分析也就是抗震分析。目前，对水电站厂房动力分析的方法常有以下儿种：（1）振型分解反应谱法根据振动分析，多质点体系的振动可以分解成各个振型的组合，而每一振型乂是一个广义的单白市度体系，利用反应谱便可以得岀每一•振型水平地震作丿IJ。经过内力分解计算出每一

2、振型相应的结构内力，按照一定的方法进行各振型的内力纟fl合。该方法考虑了多个振型的影响，计算精度较高，但该方法是利用反应谱得出每一振型的地震反应，以静力方式进行结构分析，属于拟静力法的范畴.（2）时程分析法根据结构振动的动力方程，选择适当的强震记录作为地面运动，然后按照所设计的建筑物确定结构振动的计算模型和结构恢复力模型，利用数值解法求解动力方程。该方法可以总接计算出地原地面运动过程中结构的各种地役反应（位移、速度和加速度）的变化过程，并R能够描述强震作用下，结构在弹性和弹鴉性阶段的变形情况肓•至倒塌的全过程。该方法属动力分析的方法，

3、山它可以了解结构反应的全过程，山此可以找出结构地震过程中的薄弱部位和坏节，以便修正结构的抗震设计.但该方法耗时太多，并且所选的地震波也不一定就能代表结构实际要遭遇的地震。所以，目前只对一些体型较复杂的建筑和超过一定高度范用的高层建筑，才应用该方法来检验结构抗震性能。（3）随机分析法山于她震动的随机性和复杂性，结构的地震反应也应该是随机而复杂的，因而只能求得结构地震反应的统计特征，或者求得具有出现概率意义上的最大反应，这一方法从随机观点处理了反应超过定值的概率，使抗震设计从安全系数法过渡到了概率理论的分部系数法，它属于结构地震反应分析的

4、非确定性分析法。（4）能量分析法地震作用下，地震动的能量输入到结构，要转换成结构的应变能而耗散地震动的能量。该方法就是分析这种能量的转换关系或直接比较能量的输入与耗散，以结构在地震屮的变形、强度和能量吸收能力作为衡量标准，按允许耗能状态进行设计，控制结构的变形和强度。用能虽耗散性质可以反应结构的地展非弹半1仮应.能虽耗散的全过程，既反映了结构的变形,又表达了地震反复作用的次数即强震的持续时间，从而能反应地震的累积破坏。该方法的优点就在于它包括了力和变形两个方面的问题，是力和变形的综合度量;同时,对地面运动的敏感性也较小，输入地盛波的性

5、质变化对能量反应不如对变形的影响人。这是—•种很有发展前途的方法。2冇限单元方法及静动力分析理论2.1引言在科学技术领域内，対于许多力学问题和物理问题，都可以归结为在定边界条件下求解其控制方程、常微分方程或者偏微分方程的问题。但是能够采用解析方法求出精确解的只是少数方程性质比较简单、几何形状相当规则的问题。对于人多数的工程技术问题，由于方程的某些非线性特征，或者由于求解区域的儿何形状比较复杂，则不能够得到解析的答案。这类问题的解决通常有两种途径。一是引入简化假设，将方程和几何边界简化为能够处理的情况，从而得到问题在简化状态下的解。但是

6、这种方法只在冇限的情况下是可行的，因为过多的简化可能导致谋差很人其至错谋的解答。另一•种途径是保留问题的复杂性，利川数值计算方法求得问题的近似数值解，随着电了计算机的E速发展和广泛使用，已逐步趋向于采用这种方法来求解复杂的工程实际问题。而何限单元法便是解决这些复杂工程问题的一个比较新颖并且十分有效的数值方法。有限单元法的基本思想早在二十世纪四十年代初期就有人提出，但真正用于工程中则是在电了计算机岀现以示。“有限元单元法”这一名称是1960年美国的Clough.R.W在一篇名为“平面应力分析的有限元法”论文中首先使用的。40年來，随着现

7、代力学、计算数学和计算机技术等科学的日益发展，有限元法的理论和应用都得到了迅速、持续的发展。有限单元法是目前工程技术领域中实用性最强，应用最为广泛的数值方法，它的应用已山弹性力学平面问题扩展到空间问题、板売问题，由静力平衡问题扩展到稳定问题、动力问题和波动问题;分析对象从弹性材料扩展到册性、粘弹性、粘赠性和复合材料等；从周体力学扩展到流体力学、传热学、电磁学等领域；在工程分析中的作用已经从分析和校核扩展到优化设计和计算机辅助设计相结合，成为科学硏究和工程让算的一种最重耍的方法。冇限单元法的基木思想是将连续的求解区域离散为一组冇限个、并

8、按一定方式相互联接在一起的单元的组合体。由于单元能按不同的联接方式进行纽合，而且单元本身乂可以有不同形状，因此可采用有限个单元对九何形状复朵的求解域进行离散。有限单元法作为数值分析方法的另一个重要特点是利用每一个单元内假