大型結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析中阻尼矩陣的計(jì)算模型.pdf

1、自古以來，人類長期不懈地與地震等自然災(zāi)害進(jìn)行著斗爭(zhēng)。近幾十年，隨著經(jīng)濟(jì)和文化的發(fā)展，人們?cè)絹碓蕉嗟刈非蟠罂缍鹊慕ㄔO(shè)結(jié)構(gòu)。但與此同時(shí)，地震和風(fēng)載荷等動(dòng)態(tài)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響也相應(yīng)增大，引起結(jié)構(gòu)破壞造成災(zāi)害的案例也有所增多，而且同普通建筑相比，大型橋梁和高層建筑等的破壞和倒塌造成的人員和經(jīng)濟(jì)損失更為慘重。為減輕地震和風(fēng)載所造成的生命和財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震特性的研究已經(jīng)成為國際上的研究熱點(diǎn)。在我國大型結(jié)構(gòu)對(duì)地震波的動(dòng)力反應(yīng)研究也已經(jīng)成為一個(gè)重

2、要的研究課題。 隨著計(jì)算機(jī)速度的提高和建模軟件及數(shù)值算法的成功應(yīng)用，數(shù)值方法在建筑和結(jié)構(gòu)的抗震性能研究中起到越來越大的作用。由于實(shí)際中的結(jié)構(gòu)都是阻尼系統(tǒng)，地震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用從本質(zhì)上來講是一種能量的傳遞、轉(zhuǎn)化與消耗的過程，對(duì)于同一個(gè)結(jié)構(gòu)采用不同阻尼模型進(jìn)行耗能分析時(shí)，獲得的結(jié)論可能差別較大。因此，對(duì)大型結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的精確計(jì)算和分析需要對(duì)阻尼模型進(jìn)行適當(dāng)選擇。 本文主要針對(duì)大型結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析中阻尼模型的表示，研究了不同的阻尼模

3、型在大型結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)分析中的優(yōu)劣，利用Ansys、Matlab等有限元分析和數(shù)值分析工具，通過模擬計(jì)算對(duì)比分析了大型結(jié)構(gòu)在不同阻尼模型下的地震反應(yīng)結(jié)構(gòu)，最終為地震波作用下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)相關(guān)研究提供了一種較符合實(shí)際的阻尼模型。 本研究的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1．通過大量文獻(xiàn)材料的閱讀，分析了有限元方法中的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)數(shù)值解法，討論了阻尼的不同定義、描述方法以及計(jì)算模型。 2．研究了Ansys有限元分析的實(shí)現(xiàn)，構(gòu)

4、建了不同的結(jié)構(gòu)模型。 3．使用Matlab進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了可以應(yīng)用Rayleigh阻尼、Caughey阻尼模型的動(dòng)力學(xué)有限元計(jì)算程序，以及振型疊加法。 4．根據(jù)Ansys程序計(jì)算的Rayleigh阻尼模型結(jié)果，驗(yàn)證了Matlab程序的正確性。 5．對(duì)于同一結(jié)構(gòu)的不同阻尼模型，對(duì)比分析計(jì)算結(jié)果，包括位移、速度、加速度以及軸力、剪力和彎矩。 6．根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)出在大型結(jié)構(gòu)的地震動(dòng)力反應(yīng)分析中，較合適的阻尼