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复杂结构非线性动力分析的FE-VFIFE混合计算方法技术

技术编号:46593414 阅读:2 留言:0更新日期:2025-10-10 21:26
本发明专利技术公开了一种复杂结构非线性动力分析的FE‑VFIFE混合计算方法,适用于地震工程、海洋工程等需要对复杂结构进行实时模拟和分析的领域,该方法将FE和VFIFE相结合,通过常规有限元中的模态叠加法实现对每个线性子结构的降维,将整个系统解耦为一系列模态方程,降低计算量;使用向量式有限元计算非线性部分内力,避免在计算过程中反复更新全局刚度矩阵,同时采用Chang方法进行无条件稳定积分,通过引入质量和阻尼修正因子来提升计算精度,增大积分步长,提高计算效率。本发明专利技术能够在实时混合模拟复杂结构系统局部非线性问题上得到高效应用,为复杂结构在地震、海洋环境等复杂动力荷载作用下的性能评估与设计优化提供有力支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复杂结构动力分析,具体涉及一种复杂结构非线性动力分析的fe-vfife混合计算方法。


技术介绍

1、在实际工程中,许多复杂结构动态系统存在局部非线性问题,传统的有限元方法在处理这类问题时,往往面临计算效率低下的困境;由于需要反复更新全局刚度矩阵,导致计算过程繁琐且耗时,尤其对于大规模复杂结构系统,难以满足实时模拟和快速分析的要求。因此,迫切需要一种能够有效提高计算效率、降低计算成本的同时保证分析精度的动力分析方法,以更好地应对复杂结构局部非线性带来的挑战。

2、向量式有限元(vfife)方法在求解非线性结构动力问题领域得到了广泛应用,因其基于牛顿第二运动定律,以向量形式为每个质点制定运动方程,无需在非线性分析中组装及重复更新全局刚度矩阵。众多研究表明,该方法在材料和几何非线性、裂纹扩展、渐进失效以及运动系统间的动态相互作用等各类非线性问题上均有成功应用,这些研究彰显了vfife方法因向量形式而具备的高效率与灵活性,且适用于并行计算。

3、然而对于具有局部非线性的复杂结构系统,vfife方法(参见文献[向量式内蕴有限元法本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种复杂结构非线性动力分析的FE-VFIFE混合计算方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述复杂结构非线性动力分析的FE-VFIFE混合计算方法,其特征在于:所述步骤(2)的具体实现方式为:

3.根据权利要求1所述复杂结构非线性动力分析的FE-VFIFE混合计算方法,其特征在于:所述步骤(4)的具体实现方式为:

4.根据权利要求3所述复杂结构非线性动力分析的FE-VFIFE混合计算方法,其特征在于:所述残余力的计算表达式如下:

5.根据权利要求1所述复杂结构非线性动力分析的FE-VFIFE混合计算方法,其特征在于:所述步...

【技术特征摘要】

1.一种复杂结构非线性动力分析的fe-vfife混合计算方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述复杂结构非线性动力分析的fe-vfife混合计算方法,其特征在于:所述步骤(2)的具体实现方式为:

3.根据权利要求1所述复杂结构非线性动力分析的fe-vfife混合计算方法,其特征在于:所述步骤(4)的具体实现方式为:

4.根据权利要求3所述复杂结构非线性动力分析的fe-vfife混合计算方法,其特征在于:所述残余力的计算表达式如下:

5.根据权利要求1所述复杂结构非线性动力分析的fe-vfife混合计算方法,其特征在于:所述步骤(5)中对于任一模态,将模态频率ω与系统临界频率ωc进行比较,若ω<ωc,则对模态质量进行修正;若ω>ωc,则对模态阻尼比进行修正。

6.根据权利要求5所述复杂结构非线性动力分析的f...

【专利技术属性】
技术研发人员:段元锋刘金政章红梅
申请(专利权)人:浙江大学
类型:发明
国别省市:

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