大型結構地震反應分析中阻尼矩陣的計算模型.pdf

1、自古以來，人類長期不懈地與地震等自然災害進行著斗爭。近幾十年，隨著經濟和文化的發(fā)展，人們越來越多地追求大跨度的建設結構。但與此同時，地震和風載荷等動態(tài)荷載對結構的影響也相應增大，引起結構破壞造成災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濟損失更為慘重。為減輕地震和風載所造成的生命和財產損失，對建筑結構抗震特性的研究已經成為國際上的研究熱點。在我國大型結構對地震波的動力反應研究也已經成為一個重

2、要的研究課題。 隨著計算機速度的提高和建模軟件及數值算法的成功應用，數值方法在建筑和結構的抗震性能研究中起到越來越大的作用。由于實際中的結構都是阻尼系統(tǒng)，地震對結構的作用從本質上來講是一種能量的傳遞、轉化與消耗的過程，對于同一個結構采用不同阻尼模型進行耗能分析時，獲得的結論可能差別較大。因此，對大型結構動力反應的精確計算和分析需要對阻尼模型進行適當選擇。 本文主要針對大型結構動力學分析中阻尼模型的表示，研究了不同的阻尼模

3、型在大型結構的動力反應分析中的優(yōu)劣，利用Ansys、Matlab等有限元分析和數值分析工具，通過模擬計算對比分析了大型結構在不同阻尼模型下的地震反應結構，最終為地震波作用下的結構動力學反應相關研究提供了一種較符合實際的阻尼模型。 本研究的主要工作及創(chuàng)新點如下： 1．通過大量文獻材料的閱讀，分析了有限元方法中的動力學反應數值解法，討論了阻尼的不同定義、描述方法以及計算模型。 2．研究了Ansys有限元分析的實現，構

4、建了不同的結構模型。 3．使用Matlab進行編程，實現了可以應用Rayleigh阻尼、Caughey阻尼模型的動力學有限元計算程序，以及振型疊加法。 4．根據Ansys程序計算的Rayleigh阻尼模型結果，驗證了Matlab程序的正確性。 5．對于同一結構的不同阻尼模型，對比分析計算結果，包括位移、速度、加速度以及軸力、剪力和彎矩。 6．根據實驗結果，總結出在大型結構的地震動力反應分析中，較合適的阻尼