理论教育 多自由度体系速度位移激励下的非线性动力反应分析

多自由度体系速度位移激励下的非线性动力反应分析

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:多质点系以速度位移激励的非线性动力反应方程,用矩阵形式写出较为简便:t+Δt时刻的运动方程与式类似,只需将式中的t改为 即可,于是由两式之差,得增量方程为式中以下讨论求解非线性平衡方程的数值方法。而相对位移、相对速度反应由式求得:速度位移激励的增量方程解非线性多自由度运动方程的Wilson—θ法。速度位移激励的增量方程解非线性多自由度的运动方程Newmark法。

多自由度体系速度位移激励下的非线性动力反应分析

(1)运动方程。多质点系以速度位移激励的非线性动力反应方程,用矩阵形式写出较为简便:

t+Δt时刻的运动方程与式(6-193)类似,只需将式中的t改为 (t+Δt)即可,于是由两式之差,得增量方程为

式中

以下讨论求解非线性平衡方程的数值方法。

(2)等加速度法。与单质点系一样,取时间步长初值的加速度为该步长Δt的加速度值,即在时间间隔Δt内{(t)}=常数,于是t+Δt时刻的绝对位移、绝对速度为

将式(6-196)和式(6-197)两式代入方程式 (6-194),即t+Δt时刻的非线性动力平衡方程,求t+Δt时刻的绝对加速度为

相对位移和相对速度则用式(6-199)求出:

相对位移和相对速度仍用式(6-199)求出。

(4)速度、位移激励的增量方程解非线性多自由度运动方程的线性加速度法

与前述单自由度方法类似。

将两式代入增量平衡方程式(6-194)解出{Δz(t)}为

式中

重复以上步骤可逐步求出每一步长的绝对位移、绝对速度、绝对加速度反应。而相对位移、相对速度反应由式(6-209)求得:

(5)速度位移激励的增量方程解非线性多自由度运动方程的Wilson—θ法。(www.daowen.com)

类似于单自由度的计算方法、步骤,在τ=θΔt时刻的反应量为

又将式(6-212)代入式(6-211)得

式中

相对位移与相对速度则为

逐次重复以上步骤,可得动力反应全过程。

(6)速度位移激励的增量方程解非线性多自由度的运动方程Newmark法。

Newmark方法的基本公式为

这时有

式中

[I]为单位对角矩阵。

然后求t+Δt时刻的绝对位移、绝对速度和绝对加速度,仍然是用式 (6-220)、式(6-221)和式(6-222)。

相对位移与相对速度则用式(6-223)求出。

重复以上步骤,逐步计算各步长的反应,即可得全过程的响应。

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