基于有限元软件的分布式子结构试验方法

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分布式子结构试验作为一种结合了物理试验与计算机、网络技术的新方法,近年来得到了广泛的关注与发展。采用现有有限元分析软件模拟分布式子结构试验系统中的数值子结构,是提高了分布式子结构试验系统处理数值子结构能力的最有效途径。本文研究现有有限元软件在子结构试验中的应用方法,并提出了处理子结构边界协调与平衡的迭代算法。主要研究内容如下:建立了一种分布式子结构试验软件系统框架,该系统中的子结构边界协调器具有明确而简单的输入/输出格式,编制了有限元软件ABAQUS和OpenSEES与该协调器的接口模块,可以很方便地实现与有限元软件的交互。分布式子结构的边界协调包括运动量的协调和力的平衡,实现边界协调的方法有两种,一种是对运动量进行迭代,另一种是对力进行迭代。对应于这两种方法,本文提出了基于运动量迭代的分布式子结构算法和基于力迭代的分布式子结构算法。基于运动量迭代的分布式子结构算法中,可以采用隐式积分方法或显式积分方法。采用隐式方法时,迭代量可以是位移、速度、加速度;采用显式方法时,迭代量可以是速度或加速度。数值模拟结果表明该算法具有很好的精度。基于力迭代的分布式子结构算法中,保证位移、速度、加速度三者中的一个协调,然后对力进行迭代,得到正确的力后另外两个量也能达到协调。数值模拟结果表明本文的力迭代算法具有很好的精度。
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