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索网结构中的空间两节点悬链线索单元

哈尔滨工程大学学报 2016年第6期37卷 788-795页

作者：刘玥君汤爱平刘克同东北电力大学建筑工程学院吉林吉林132012 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

为了分析索结构在荷载作用下的线性和非线性反应,根据索结构的受力特点,提出了一种可以充分考虑索结构非线性效应的空间两节点悬链线索单元。基于弹性悬链线的解析解,推导了索单元的切线刚度矩阵,通过迭代法求解了索结构的刚度矩阵和内... 详细信息

为了分析索结构在荷载作用下的线性和非线性反应,根据索结构的受力特点,提出了一种可以充分考虑索结构非线性效应的空间两节点悬链线索单元。基于弹性悬链线的解析解,推导了索单元的切线刚度矩阵,通过迭代法求解了索结构的刚度矩阵和内力向量,利用该新型的索单元模型分析了静、动力荷载作用下结构的非线性行为,对于非线性静力分析,结构平衡方程采用牛顿迭代法求解;对于非线性动力时程分析,采用Newmark直接积分法和牛顿迭代法相结合的增量迭代法求解。数值分析结果验证了空间两节点悬链线索单元模拟索结构的精确性和可靠性。

关键词：空间两节点悬链线索单元静力荷载动力荷载非线性分析

基于LBM流固耦合算法的桥梁颤振稳定性分析

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四川大学学报（工程科学版） 2014年第5期46卷 73-80页

作者：刘克同汤爱平 MIONKI Patrick Kirema 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 Faculty of Eng. Egerton Univ

为有效分析风-桥梁的相互作用和研究桥梁的颤振稳定性问题,发展了一种显式求解流固耦合问题的LBM数值模拟方法。将传统大涡模拟的亚格子涡黏性模型——动态Smagorinsky模型(dynamic Smagorinsky model,DSM)引入多松弛时间格式的格子玻... 详细信息

为有效分析风-桥梁的相互作用和研究桥梁的颤振稳定性问题,发展了一种显式求解流固耦合问题的LBM数值模拟方法。将传统大涡模拟的亚格子涡黏性模型——动态Smagorinsky模型(dynamic Smagorinsky model,DSM)引入多松弛时间格式的格子玻尔兹曼方法(multiple relaxation time-lattice Boltzmann method,MRT-LBM)中,构造了一种显式运算的大涡模拟方法——MRT-LBM-DSM。采用MRT-LBM-DSM作为流场求解器;将结构视为弹性支撑于流场中的刚体,其运动方程采用Runge-Kutta法求解;利用格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)的移动边界技术更新流固耦合面的位置,实现了流固耦合问题的松耦合分区显式求解。基于提出的LBM流固耦合算法,编制计算程序对Great Belt东桥的颤振稳定性进行分析。研究表明,由LBM流固耦合算法计算得到的Great Belt东桥颤振临界风速与试验和其他数值结论吻合良好,初步说明LBM流固耦合算法可以较为准确地预测颤振现象的发生。

关键词：颤振流固耦合格子玻尔兹曼方法大涡模拟颤振临界风速

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基于浸没边界和格子玻尔兹曼的流固耦合算法

华中科技大学学报（自然科学版） 2015年第1期43卷 61-66页

作者：刘克同汤爱平刘玥君王楠哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

为将格子玻尔兹曼方法(LBM)用于土木工程结构的气动弹性计算,提出了一种基于浸没边界-格子玻尔兹曼(IB-LB)方法的流固耦合算法.该算法在多松弛时间格式的格子玻尔兹曼框架下构造大涡模拟作为流场求解器;采用龙格-库塔法求解结构运动方程... 详细信息

为将格子玻尔兹曼方法(LBM)用于土木工程结构的气动弹性计算,提出了一种基于浸没边界-格子玻尔兹曼(IB-LB)方法的流固耦合算法.该算法在多松弛时间格式的格子玻尔兹曼框架下构造大涡模拟作为流场求解器;采用龙格-库塔法求解结构运动方程.为满足流固耦合面的无滑移性并提高算法的计算精度,采用一种迭代格式的浸没边界实施流固耦合面的数据交换.基于流固耦合算法编制分析程序对矩形断面的横向风振和福斯桥的颤振等气动弹性问题进行了模拟.与现有试验及数值结论的对比分析表明:本文算法可以较准确地预测矩形断面的涡振锁定风速、驰振临界风速及福斯桥的颤振临界风速.

关键词：流固耦合大涡模拟浸没边界驰振颤振

基于MRT-LBM大涡模拟的桥梁气动参数数值仿真

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四川大学学报（工程科学版） 2013年第6期45卷 87-95页

作者：刘克同汤爱平刘玥君曹鹏哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院黑龙江哈尔滨150090

为有效模拟桥梁结构的高雷诺数绕流及拓展格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)在桥梁抗风中的应用,将动态Smagorinsky亚格子涡黏性模型嵌入到多松弛时间格式的LBM中。在LBM中,亚格子涡黏性通过网格滤波和检验滤波两次滤波求... 详细信息

为有效模拟桥梁结构的高雷诺数绕流及拓展格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)在桥梁抗风中的应用,将动态Smagorinsky亚格子涡黏性模型嵌入到多松弛时间格式的LBM中。在LBM中,亚格子涡黏性通过网格滤波和检验滤波两次滤波求得,网格滤波以LBM的格子网格为滤波尺度由LBM的局部非平衡矩直接完成,检验滤波在更大尺度上采用有限差分求解。利用亚格子涡黏性修正LBM的运动黏性,构造了一种可以模拟钝体高雷诺数绕流的LBM大涡模拟方法即MRT-LBM-DSM。采用MRT-LBM-DSM结合LBM的移动边界技术对苏通大桥主梁断面的静力三分力系数和气动导数进行了仿真计算。研究证明,MRT-LBM-DSM可以准确预测湍流流动,可用于桥梁主梁断面的高雷诺数绕流仿真和计算主梁断面的气动参数。

关键词：格子玻尔兹曼方法大涡模拟检验滤波动态Smagorinsky模型气动参数

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基于混合萤火虫算法的桥梁颤振分析方法

振动与冲击 2017年第4期36卷 144-150页

作者：陶仕博汤爱平胡庆杰刘克同哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 西安科技大学建筑与土木工程学院西安710054

在进行颤振临界状态分析时需要求解高次非线性方程组,为了克服传统解法的缺陷,采用混合萤火虫算法对方程组进行求解。使用双参数优化模型,将桥梁颤振临界状态的求解问题转化为优化问题。为弥补萤火虫算法的不足,在萤火虫算法基础上,将... 详细信息

在进行颤振临界状态分析时需要求解高次非线性方程组,为了克服传统解法的缺陷,采用混合萤火虫算法对方程组进行求解。使用双参数优化模型,将桥梁颤振临界状态的求解问题转化为优化问题。为弥补萤火虫算法的不足,在萤火虫算法基础上,将量子遗传算法的量子计算、交叉和变异操作与萤火虫算法相结合,提出一种混合萤火虫算法。最后,通过若干试验对比分析,证实了该优化模型的可靠性及求解方法的有效性。

关键词：颤振优化模型量子遗传算法混合萤火虫算法最优解

高墩大跨连续刚构桥最大双悬臂施工阶段抖振分析

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中外公路 2010年第6期30卷 115-120页

作者：包龙生刘克同于玲牛宏沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 中交第一公路勘察设计研究院有限公司

笔者提出一种改进的谐波合成法,利用该方法仿真得到桥位处的脉动风时程。基于Miyata T准定常气动力模型,在Ansys中引入自激力的影响,对北山特大桥最大双悬臂施工阶段进行风致抖振时域分析,侧重研究结构线性与结构非线性对高墩大跨连续... 详细信息

笔者提出一种改进的谐波合成法,利用该方法仿真得到桥位处的脉动风时程。基于Miyata T准定常气动力模型,在Ansys中引入自激力的影响,对北山特大桥最大双悬臂施工阶段进行风致抖振时域分析,侧重研究结构线性与结构非线性对高墩大跨连续刚构桥风致抖振动力响应的影响。研究结果表明:考虑几何非线性的影响,结构抖振响应略大于线性情况下的响应;在设计基准风速下高墩大跨连续刚构桥表现出一定的几何非线性行为;将脉动风荷载作用下的结构响应值和静、阵风荷载作用结果比较,得到脉动增大系数。

关键词：谐波合成法自激力抖振时域分析连续刚构桥

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大跨连续刚构桥施工阶段驰振可靠性评价

公路交通科技（应用技术版） 2010年第12期6卷 223-226页

作者：包龙生刘克同于玲牛宏沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075

随着大跨度连续刚构桥跨径的增长,结构刚度越来越小,尤其是在悬臂施工阶段结构较柔,由风荷载引起的桥梁驰振稳定问题不容忽视,有必要对大跨度连续刚构桥进行驰振可靠性评价。本文以北山大桥为例,首先通过风洞试验来定性识别驰振发生的... 详细信息

随着大跨度连续刚构桥跨径的增长,结构刚度越来越小,尤其是在悬臂施工阶段结构较柔,由风荷载引起的桥梁驰振稳定问题不容忽视,有必要对大跨度连续刚构桥进行驰振可靠性评价。本文以北山大桥为例,首先通过风洞试验来定性识别驰振发生的可能性。然后,基于现有结构可靠性理论,以桥梁驰振临界风速为结构抗力变量,以桥址处随机风速为荷载变量,建立极限状态方程,通过极限状态方程建立起大跨度连续刚构桥驰振的可靠性分析模型。文中介绍了一种新的确定桥梁驰振稳定失效概率的可靠度计算方法。最后,运用本文所确定的评价方法对北山大桥进行了驰振失效概率计算。

关键词：大跨度连续刚构桥驰振可靠性失效概率

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大跨度桥梁空间脉动风场的数值模拟

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2010年第2期26卷 238-243页

作者：包龙生刘克同于玲牛宏沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075

目的传统谐波合成法(WAWS法)计算量大、内存耗费多,为解决这一问题探讨一种高效又不失精度的脉动风场模拟方法.方法采用BP神经网络来拟合分解谱密度函数曲线,以减少互谱密度谱的Cholesky分解次数;同时运用离散快速FFT技术来减少谐波项... 详细信息

目的传统谐波合成法(WAWS法)计算量大、内存耗费多,为解决这一问题探讨一种高效又不失精度的脉动风场模拟方法.方法采用BP神经网络来拟合分解谱密度函数曲线,以减少互谱密度谱的Cholesky分解次数;同时运用离散快速FFT技术来减少谐波项合成所需要的时间,并结合桥梁自身的结构形式及风致响应特点,考虑脉动风场的有关特性,得到一种简化的三维脉动风速场模拟方法.分别采用现有的WAWS法和改进的WAWS法对一结构模型选取多点进行空间多个相关脉动风速的模拟.结果现有的WAWS法占用内存35.7MB,耗时134.9min;改进的WAWS法占用内存4.1MB,耗时间193s.改进的WAWS法计算效率明显提高.结论改进的WAWS法可以高效、准确地模拟出适合大跨度桥梁结构的随机脉动风场.

关键词：谐波合成法 Cholesky分解大跨度桥梁脉动风场

基于灰色层次分析法的桥梁施工方案多目标风险分析及评价

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2009年第4期25卷 663-669页

作者：包龙生刘克同于玲牛宏沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075

目的利用灰色层次分析法合理评估大跨度桥梁施工过程中的多种风险和确定最优施工方案.方法将层次分析法和灰色关联分析的方法有机地结合起来,建立灰色多层次综合评判(AHP-GRAY)模型,利用层次分析法计算评价指标各因素的权重,构造各项因... 详细信息

目的利用灰色层次分析法合理评估大跨度桥梁施工过程中的多种风险和确定最优施工方案.方法将层次分析法和灰色关联分析的方法有机地结合起来,建立灰色多层次综合评判(AHP-GRAY)模型,利用层次分析法计算评价指标各因素的权重,构造各项因素的比较数列和参考数列,计算各个方案的关联度,以此评估大跨桥梁施工过程中的各种风险,确定最佳施工方案.结果将灰色层次分析法用于北山大桥各种施工方案的风险分析及评价,得到该桥的最佳施工方案.结论基于灰色层次分析法的桥梁施工风险分析方法可以进行大跨桥梁施工过程中的各种风险分析和确定最佳施工方案.

关键词：灰色多层次综合评价灰色关联分析评价指标风险评估最优施工方案