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基于加速度泰勒展开的动力学方程显式积分方法

文颖 陶蕤

文颖, 陶蕤. 基于加速度泰勒展开的动力学方程显式积分方法[J]. 工程力学, 2018, 35(11): 26-34. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.08.0661
引用本文: 文颖, 陶蕤. 基于加速度泰勒展开的动力学方程显式积分方法[J]. 工程力学, 2018, 35(11): 26-34. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.08.0661
WEN Ying, TAO Rui. AN EXPLICIT TIME-DOMAIN INTEGRATION SCHEME FOR SOLVING EQUATIONS OF MOTION IN STRUCTURAL DYNAMICS BASED ON A TRUNCATED TAYLOR EXPANSION OF ACCELERATION[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(11): 26-34. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.08.0661
Citation: WEN Ying, TAO Rui. AN EXPLICIT TIME-DOMAIN INTEGRATION SCHEME FOR SOLVING EQUATIONS OF MOTION IN STRUCTURAL DYNAMICS BASED ON A TRUNCATED TAYLOR EXPANSION OF ACCELERATION[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(11): 26-34. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.08.0661

基于加速度泰勒展开的动力学方程显式积分方法

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.08.0661
基金项目: 国家自然科学基金高铁联合基金重点项目(U1534206);湖南省科技计划项目(2014FJ6036)
详细信息
    作者简介:

    陶蕤(1993-),男,湖北人,硕士生,从事车-桥系统垂向振动研究(E-mail:taorui_2014@163.com).

    通讯作者: 文颖(1981-),男,湖南人,副教授,博士,重载铁路工程结构教育部重点实验室副主任,从事桥梁稳定极限承载力及车桥系统振动稳定性研究(E-mail:ywen_ce@csu.edu.cn).
  • 中图分类号: TU311.3

AN EXPLICIT TIME-DOMAIN INTEGRATION SCHEME FOR SOLVING EQUATIONS OF MOTION IN STRUCTURAL DYNAMICS BASED ON A TRUNCATED TAYLOR EXPANSION OF ACCELERATION

  • 摘要: 该文旨在提出兼顾适用性、可靠性与高效性的结构振动时域积分算法。基于加速度的泰勒展开式,引入截断系数考虑高阶项的影响,提出了具有4阶精度的加速度公式;通过积分并考虑典型时间步初始时刻系统动力平衡条件,建立了位移和速度的单步递推公式,运用终止时刻系统运动方程修正加速度。与多步积分法相比,单步积分法无需记录当前时间步以外时刻响应。稳定性分析表明,临界步长相比中心差分法增加40%。通过线性系统振动响应计算发现,当步长-系统固有周期(荷载周期)比达到0.2时,该文方法的振幅衰减率和周期延长率均小于5%;对于非线性系统,为降低算法阻尼和周期误差的影响,需控制步长周期比小于0.1。
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-08-30
  • 修回日期:  2018-03-19
  • 刊出日期:  2018-11-29

基于加速度泰勒展开的动力学方程显式积分方法

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.08.0661
    基金项目:  国家自然科学基金高铁联合基金重点项目(U1534206);湖南省科技计划项目(2014FJ6036)
    作者简介:

    陶蕤(1993-),男,湖北人,硕士生,从事车-桥系统垂向振动研究(E-mail:taorui_2014@163.com).

    通讯作者: 文颖(1981-),男,湖南人,副教授,博士,重载铁路工程结构教育部重点实验室副主任,从事桥梁稳定极限承载力及车桥系统振动稳定性研究(E-mail:ywen_ce@csu.edu.cn).
  • 中图分类号: TU311.3

摘要: 该文旨在提出兼顾适用性、可靠性与高效性的结构振动时域积分算法。基于加速度的泰勒展开式,引入截断系数考虑高阶项的影响,提出了具有4阶精度的加速度公式;通过积分并考虑典型时间步初始时刻系统动力平衡条件,建立了位移和速度的单步递推公式,运用终止时刻系统运动方程修正加速度。与多步积分法相比,单步积分法无需记录当前时间步以外时刻响应。稳定性分析表明,临界步长相比中心差分法增加40%。通过线性系统振动响应计算发现,当步长-系统固有周期(荷载周期)比达到0.2时,该文方法的振幅衰减率和周期延长率均小于5%;对于非线性系统,为降低算法阻尼和周期误差的影响,需控制步长周期比小于0.1。

English Abstract

文颖, 陶蕤. 基于加速度泰勒展开的动力学方程显式积分方法[J]. 工程力学, 2018, 35(11): 26-34. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.08.0661
引用本文: 文颖, 陶蕤. 基于加速度泰勒展开的动力学方程显式积分方法[J]. 工程力学, 2018, 35(11): 26-34. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.08.0661
WEN Ying, TAO Rui. AN EXPLICIT TIME-DOMAIN INTEGRATION SCHEME FOR SOLVING EQUATIONS OF MOTION IN STRUCTURAL DYNAMICS BASED ON A TRUNCATED TAYLOR EXPANSION OF ACCELERATION[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(11): 26-34. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.08.0661
Citation: WEN Ying, TAO Rui. AN EXPLICIT TIME-DOMAIN INTEGRATION SCHEME FOR SOLVING EQUATIONS OF MOTION IN STRUCTURAL DYNAMICS BASED ON A TRUNCATED TAYLOR EXPANSION OF ACCELERATION[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(11): 26-34. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.08.0661
参考文献 (22)

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