一种确定结构多尺度动力分析中子模型尺寸的方法

摘要

一种确定结构多尺度动力分析中子模型尺寸的方法，解决了大型结构多尺度动力分析中，子模型的尺寸大小难以准确确定的问题。该法首先建立大型结构的整体模型，根据整体分析结果确定结构关键部位，建立其初始子模型。进行初始子模型的动力响应计算，结果设为β₁；将初始子模型的尺寸增加a倍建立更新子模型，其动力响应结果设为β₂；由β₁和β₂计算出分析结果精度的保证率δ，通过δ与所设最优保证率的对比来最终确定计算结果的精度是否满足要求，以及是否需要进一步增大子模型尺寸。该法避免了大型复杂结构整体建模分析耗机耗时的问题，提高了结构多尺度动力分析的建模和计算效率，确保了计算结果的准确性和可靠性，便于在广大工程结构设计分析人员中推广应用。

主权项

一种确定结构多尺度动力分析中子模型尺寸的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：第一步：根据设计图纸，建立大跨结构的整体模型，用网格划分尺度为米级的粗网格对大跨结构整体模型进行划分，不考虑结构局部的构造细节，第二步：采用常用数值积分法进行动力反应数值分析并求解计算，根据整体模型的计算结果，得知整体模型的薄弱部位和应力集中部位，从而确定结构的关键部位，所述的数值积分法包括中心差分法、Newmark‑β法、Wilson‑θ法、线性加速度法和平均常加速度法，第三步：由结构整体模型分析得到的内力和位移响应得出整体模型的薄弱部位、应力集中部位和用户所要求和关心的部位，将这些部位作为最终需要在整体模型中建立子模型进行专门分析的结构部位，第四步：第三步中子模型的初始尺寸大小根据圣维南原理和结构重要性共同确定：结构越重要，子模型初始尺寸大小就越大，依据圣维南原理，子模型初始尺寸越大，分析结果就越精确，由此建立用于结构多尺度动力分析的初始子模型，第五步：采用结构多尺度动力分析方法，基于初始子模型进行结构动力响应分析，并采用逐步积分法进行计算得到初始子模型的动力响应值，设该值为β₁，第六步：确定更新子模型的尺寸增大系数a，以a倍增大初始子模型尺寸，根据工程经验和大跨结构重要性可以确定增大系数a的一个范围，结构越重要，则增大系数a在这个范围中取得值就越大，根据圣维南原理，整个子模型的响应值就会越精确，第七步：根据增大系数a重新建立子模型，基于更新子模型重新进行结构动力响应分析，采用逐步积分法计算得到新建子模型的动力响应值，设该值为β₂，并结合β₁值进行分析结果精度的保证率δ计算，计算公式如公式(1)$\delta =\left|\frac{{\beta }_2-{\beta }_1}{{\beta }_1}\right|---\left(1\right),$第八步：分析结果精度的保证率δ验算及最终子模型尺寸的确定，将第七步计算所得保证率δ与用户预先设定的保证率进行对比验算，以确定分析结果的精度能否满足要求，并据此确定此时的更新子模型能否作为最终用于计算的子模型。