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基于Ritz-POD的谐波激励法及其在大跨悬挑屋盖风致响应分析中的应用 被引量：5
1
作者 刘彪 谢壮宁 +1 位作者 黄用军 傅继阳 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期7-14,共8页
大跨度复杂悬挑屋盖结构存在模态频率密集和模态耦合明显等特征,传统频域完全二次型组合(CQC)法和时域方法均不同程度存在计算效率低下和内存需求巨大的问题而不适用于此类结构的风致响应计算。谐波激励法(HEM)和基于Ritz-POD的CQC(RPC... 大跨度复杂悬挑屋盖结构存在模态频率密集和模态耦合明显等特征,传统频域完全二次型组合(CQC)法和时域方法均不同程度存在计算效率低下和内存需求巨大的问题而不适用于此类结构的风致响应计算。谐波激励法(HEM)和基于Ritz-POD的CQC(RPCQC)方法的提出实现了精度和CQC法一致的快速计算,这使得复杂大跨度屋盖结构风致响应的计算成为可能。为考虑高阶模态对屋盖风致响应的影响,提出了基于Ritz-POD的HEM(RPHEM),并用于深圳国际会展中心屋盖的风振分析,以SAP2000时域积分结果为标准,对比了不同参振模态阶数的自由振动模态和基于Ritz-POD模态对HEM计算结果的影响。结果表明,采用HEM需要500阶自由参振模态才能得到满意的结果,且其计算时间仅为SAP 2000的1/30,而采用120阶Ritz-POD模态即可达到同样精度,且所需时间仅为采用HEM的1/6,大大减少了HEM的计算量。如果采用已有的RPCQC方法,其存储120阶模态力谱矩阵所需的内存量为1.93 GB,且计算耗时同CQC方法一样巨大,这表明所提方法的有效性。 展开更多
关键词 大跨度悬挑屋盖 谐波激励法 时域方法 Ritz-POD法 风致响应
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多点风激励下高层建筑响应分析方法 被引量：4
2
作者 郑庆星 傅继阳 吴玖荣 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2014年第3期66-75,共10页
以高层建筑风振响应分析方法为研究对象,推导了CQC方法和SRSS方法的计算公式;同时,特别介绍了谐波激励法(HEM),并在虚拟激励法的基础上提出了一种新的算法——谱分解法(SDM)。将这些方法用于广州西塔风振响应分析中,结果表明:CQC方法是... 以高层建筑风振响应分析方法为研究对象,推导了CQC方法和SRSS方法的计算公式;同时,特别介绍了谐波激励法(HEM),并在虚拟激励法的基础上提出了一种新的算法——谱分解法(SDM)。将这些方法用于广州西塔风振响应分析中,结果表明:CQC方法是精确算法,但计算量大;SRSS方法计算效率高于CQC方法,但会损失计算精度;HEM方法占用内存少,计算效率高;SDM方法具有和CQC方法一样的精度,但计算效率更佳。通过精度和效率的对比分析,建议在高层建筑风振响应分析中优先采用HEM方法和SDM方法。 展开更多
关键词 风振响应 CQC方法 SRSS方法 谐波激励法 谱分解法
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风振响应计算的新方法——广义坐标合成法 被引量：6
3
作者 陈凯 符龙彪 +1 位作者 钱基宏 金新阳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期172-178,共7页
风振响应通常根据激励的功率谱矩阵,采用完全二次型组合(CQC)或其改进算法进行计算。但对于已由风洞试验给出激励时程的结构而言,采用广义坐标合成法(GCS)可获得更高的计算效率和更快的计算速度。该方法利用单自由度广义坐标方程的频域... 风振响应通常根据激励的功率谱矩阵,采用完全二次型组合(CQC)或其改进算法进行计算。但对于已由风洞试验给出激励时程的结构而言,采用广义坐标合成法(GCS)可获得更高的计算效率和更快的计算速度。该方法利用单自由度广义坐标方程的频域数值解法,求解广义坐标时程,进而根据振型叠加法得出响应时程或响应方差。对于加速度响应,首先计算广义坐标的加速度时程,然后再叠加。求解响应方差时,GCS的计算量和计算规模通常不到CQC改进算法的1/10,而计算结果与CQC方法完全等价。该方法的另一突出优点是可方便的得到响应时程,这为开展响应构成和概率特性的研究创造了有利条件。通过两个典型算例阐述了该方法地具体应用,证明该方法具有高效、快速、准确的特点。 展开更多
关键词 风振响应 完全二次型组合法 虚拟激励法 谐波激励法 广义坐标合成法
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大跨度屋盖结构风振响应和等效静风荷载的快速算法和应用 被引量：17
4
作者 李小康 谢壮宁 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第7期29-36,共8页
采用一种新的快速算法—谐波激励法(HEM)计算复杂大跨度空间结构的风致响应,该方法的精度等同于完全二次型组合(CQC)方法,对内存的消耗却要远小于CQC方法且计算速度要显著比CQC方法快。在得到结构风致响应的基础上,基于荷载响应相关(LRC... 采用一种新的快速算法—谐波激励法(HEM)计算复杂大跨度空间结构的风致响应,该方法的精度等同于完全二次型组合(CQC)方法,对内存的消耗却要远小于CQC方法且计算速度要显著比CQC方法快。在得到结构风致响应的基础上,基于荷载响应相关(LRC)原理计算出包含共振响应和模态耦合的结构等效静风荷载(ESWL)。将本文方法应用于一复杂体育场屋盖的风振响应和ESWL的计算分析,通过对该结构风致响应的特征和ESWL分布的分析和讨论,证明了本文方法的有效性。文中还对响应的背景和共振分量的相关特征进行分析,结果显示:响应的背景和共振分量的相关系数最大可达-0.13,忽略这种相关特征所产生的误差最大可达6%并高估了结构的风振响应。 展开更多
关键词 大跨度屋盖 风致响应 谐波激励法 等效静风荷载 风洞试验
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随机振动问题的广义坐标合成法 被引量：7
5
作者 陈凯 钱基宏 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期171-177,共7页
工程中的随机振动分析多采用完全二次型组合法(CQC)及其改进算法,如虚拟激励法(PEM)和谐波激励法(HEM)。广义坐标合成法(GCS)提出了一种计算随机响应的新思路,其基本原理是将物理空间的计算转移到自由度较小的振型空间进行,从而缩减了... 工程中的随机振动分析多采用完全二次型组合法(CQC)及其改进算法,如虚拟激励法(PEM)和谐波激励法(HEM)。广义坐标合成法(GCS)提出了一种计算随机响应的新思路,其基本原理是将物理空间的计算转移到自由度较小的振型空间进行,从而缩减了计算量和计算规模。对于较大规模结构体系的随机振动问题,GCS方法计算响应协方差矩阵的计算量只相当于PEM的2r/sT,其中s、r和T分别为激励功率谱矩阵的秩、振型总数和离散频率点数。此外,对于给定激励时程的问题,由于GCS方法直接求解广义坐标运动方程,因而可以方便得出响应时程。通过对几种方法的详细对比,说明对于大多数只需要求解响应方差的随机振动问题,GCS是最优的计算方法。PEM只有在s<r且必须求得响应功率谱的条件下才能获得较高的计算效率,而HEM实际上等同于s=1的PEM。 展开更多
关键词 随机振动 完全二次型组合 广义坐标合成法 虚拟激励法 谐波激励法
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基于Ritz-POD法的格构式塔架结构风致振动分析 被引量：2
6
作者 吴本刚 何炳泉 +2 位作者 吴玖荣 丁昌银 汤序霖 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第2期325-331,共7页
根据自立式塔架结构脉动风荷载的空间分布形式,实现了本征特征分解(proper orthogonal decomposition,POD)和基于荷载-里兹模态分析相结合的Ritz-POD算法求解Ritz振型,并结合谐波激励法(harmonic excitation method,HEM)和荷载-响应相关... 根据自立式塔架结构脉动风荷载的空间分布形式,实现了本征特征分解(proper orthogonal decomposition,POD)和基于荷载-里兹模态分析相结合的Ritz-POD算法求解Ritz振型,并结合谐波激励法(harmonic excitation method,HEM)和荷载-响应相关法(load response correlation method,LRC)实现了塔架结构风振响应和等效静力风荷载(equivalent static wind load,ESWL)的高效分析。计算结果表明:采用40阶基于荷载-里兹振型和100阶传统自由振动振型计算的节点风振响应和等效静力风荷载结果及变化规律一致且二者吻合度高,说明较少阶Ritz振型的计算精度是能够保障的。并且较少阶Ritz振型减少了谐波激励法与荷载-响应相关法的运算工作量,提高了风致振动分析的效率。另外,本文利用大型通用有限元软件SAP2000基于MATLAB系统的应用程序接口(API)开发环境,实现了塔架结构风致动力响应和等效静力风荷载的高效分析平台,可为其他大型复杂工程的风致振动分析提供参考。 展开更多
关键词 风振响应 等效静力风荷载 Ritz-POD法 谐波激励法 荷载-响应相关法 塔架结构
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