《基於有限元的實時耦聯動力試驗方法及其套用》是依託清華大學，由王進廷擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於有限元的實時耦聯動力試驗方法及其套用
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：王進廷
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
實時耦聯動力試驗是將物理模型試驗（物理子結構）和數值求解計算（數值子結構）實時耦聯進行整體結構動力分析的一種新型試驗方法。本項目擬將有限元法引入實時耦聯動力試驗，現實振動台模型試驗與有限元數值求解的實時耦聯，建立基於有限元和振動台的實時耦聯試驗方法，可以極大地拓展實時耦聯試驗的分析能力，對於解決實際工程抗震問題具有重要意義。研究內容：（1）研究將有限元法引入實時耦聯動力試驗的解決方案，以實現結構物理試驗與有限元求解的實時耦聯；（2）研究數值子結構生成控制信號的插值方法，以延長數值子結構的時步，提高數值子結構的有限元計算規模；（3）考慮有限元求解的空間和時間離散性，研究基於有限元的實時耦聯動力試驗系統的穩定性；（4）採用有限元法模擬半無限地基作為數值子結構，分別進行高層結構和渡槽結構的振動台實時耦聯動力試驗，研究結構-地基、結構-流體、多點地震輸入、無限地基的輻射阻尼等因素對結構地震回響的影響規律。
結題摘要
實時耦聯動力試驗方法是目前常用結構抗震試驗方法的集成和發展，代表了結構抗震試驗的未來發展趨勢，是目前結構抗震試驗研究的一個熱點問題。實時耦聯動力試驗由於其耦聯性和實時性，數值子結構的計算能力和計算效率是制約其發展的關鍵因素之一。本項目將有限元法引入實時耦聯動力試驗，現實了振動台模型試驗與有限元數值求解的實時耦聯，建立基於有限元和振動台的實時耦聯試驗方法，開展了多組實時耦聯動力試驗研究。 主要創新研究成果包括：（1）提出了一種新的將有限元嵌入實時耦聯動力試驗的方法，建立了有限元-振動台實時耦聯動力試驗系統，並進行了系統穩定性的理論分析研究；（2）對比分析了實時耦聯動力試驗中一些常用數值積分方法的性能，提出了一種新型的雙顯式積分系列算法，具備了位移和速度表達式的雙顯式特性，非常適合於數值子結構的高效求解計算；（3）將有限元數值子結構的求解拆分為RAT和SGT兩個任務，分別採用兩台目標機進行執行，同時提出了一種基於雙顯式算法的大時步位移預測方法，誤差明顯小於其它已有的預測方法；（4）提出了原型尺寸TLD/TLCD的實時耦聯動力試驗思路，發現TLD/TLCD的減震效果受到質量比、結構阻尼比、激勵地震幅值等多種因素的影響，實際套用時需要進行合理最佳化；（5）基於所建立的有限元-振動台實時耦聯試驗系統，開展了結構-地基相互作用、結構-流體相互作用、多點地震動輸入及行波效應等問題研究，得到了一些規律性的工程認識。 基於振動台的實時耦聯動力試驗，由於有限元數值子結構的引入，解決了數值子結構的模擬瓶頸問題，可以極大地拓展實時耦聯試驗的分析能力，發現常規振動台試驗難以揭示的一些現象，對於認識複雜結構系統真實的抗震性能具有重要的意義。
