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Finite element response sensitivity analysis of three-dimensional soil-foundation-structure interaction (SFSI) systems

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Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2018年第3期17卷 555-566页

作者： Gu Quan liu yongdou Li Yong Lin Chun School of Architecture and Civil Engineering Xiamen University Department of Civil and Environmental Engineering University of Alberta

The nonlinear finite element（FE） analysis has been widely used in the design and analysis of structural or geotechnical *** response sensitivities（or gradients） to the model parameters are of significant importance in these realistic engineering *** the sensitivity calculation has lagged behind,leaving a gap between advanced FE response analysis and other research hotspots using the response *** response sensitivity analysis is crucial for any gradient-based algorithms,such as reliability analysis,system identification and structural *** various sensitivity analysis methods,the direct differential method（DDM） has advantages of computing efficiency and accuracy,providing an ideal tool for the response gradient *** paper extended the DDM framework to realistic complicated soil-foundation-structure interaction（SFSI） models by developing the response gradients for various constraints,element and materials *** enhanced framework is applied to three-dimensional SFSI system prototypes for a pilesupported bridge pier and a pile-supported reinforced concrete building frame structure,subjected to earthquake loading *** DDM results are verified by forward finite difference method（FFD）.The relative importance（RI） of the various material parameters on the responses of SFSI system are investigated based on the DDM response sensitivity *** FFD converges asymptotically toward the DDM results,demonstrating the advantages of DDM（e.g.,accurate,efficient,insensitive to numerical noise）.Furthermore,the RI and effects of the model parameters of structure,foundation and soil materials on the responses of SFSI systems are investigated by taking advantage of the sensitivity analysis *** extension of DDM to SFSI systems greatly broaden the application areas of the d gradient-based algorithms,*** model updating and nonlinear system identification of complicated SFSI systems.

关键词： finite element method response sensitivity analysis direct differentiation method finite difference method soil-foundation-structure interaction

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鄂尔多斯晚三叠世湖盆特征恢复及地质意义

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同济大学学报（自然科学版） 2009年第11期37卷 1537-1540页

作者：傅强孙喜天刘永斗同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 华北油田分公司第一采油厂河北任丘062552

研究了鄂尔多斯晚三叠世湖盆古气候变迁及古水体特征.研究结果表明:鄂尔多斯晚三叠世湖盆古纬度为北纬31.03°,比现在所处的纬度35.10°偏南4°多,推测晚三叠世时鄂尔多斯湖盆气候温暖潮湿,生物繁盛,能够形成有机质丰富的烃源岩.利用泥... 详细信息

研究了鄂尔多斯晚三叠世湖盆古气候变迁及古水体特征.研究结果表明:鄂尔多斯晚三叠世湖盆古纬度为北纬31.03°,比现在所处的纬度35.10°偏南4°多,推测晚三叠世时鄂尔多斯湖盆气候温暖潮湿,生物繁盛,能够形成有机质丰富的烃源岩.利用泥岩B,Sr,Ba元素测试结果及Sr,Ba质量分数比值法,以及岩石碳酸盐岩胶结物稳定同位素分析表明,鄂尔多斯晚三叠世长8期-长6期湖盆是一个淡水湖盆,长8期-长7期-长6期湖盆水体范围与深度经历了收缩-扩大-收缩的过程,纵向上构成了储层-烃源岩-储层的生储盖组合,从湖盆演化的特征上论证了鄂尔多斯盆地晚三叠世油气勘探的实际意义.

关键词：鄂尔多斯盆地晚三叠世古纬度古水体

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塔里木盆地北部油气系统与构造运动的关系

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同济大学学报（自然科学版） 2007年第10期35卷 1420-1424页

作者：傅强刘永斗李瑞军同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 华北油田分公司第一采油厂河北任丘062552

库尔勒鼻凸—草湖凹陷位于塔里木盆地满加尔坳陷北延部分,主力烃源岩为腐泥型的下古生界寒武系、奥陶系暗色灰岩,储集岩为古生界奥陶系灰岩和石炭系、三叠系、侏罗系、白垩系砂岩.根据原油性质及流体包裹体分析,寒武系主生油期为加里东... 详细信息

库尔勒鼻凸—草湖凹陷位于塔里木盆地满加尔坳陷北延部分,主力烃源岩为腐泥型的下古生界寒武系、奥陶系暗色灰岩,储集岩为古生界奥陶系灰岩和石炭系、三叠系、侏罗系、白垩系砂岩.根据原油性质及流体包裹体分析,寒武系主生油期为加里东中期—海西晚期,奥陶系为海西期—燕山期.油气主运移期分别为晚古生代晚期—早侏罗世,早中新世—第四系.早海西期和晚海西期的构造运动对研究区油气的聚集具有极大的影响.因此,结合构造运动期次,划分出深部海西早期油气系统(∈-D1+2)、晚燕山期油气系统(D3-J)和上部喜马拉雅期油气系统(K-Q).

关键词：塔里木盆地库尔勒鼻凸—草湖凹陷油气系统油气运聚

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新型二维轮轨耦合单元及OpenSees实现

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铁道学报 2018年第4期40卷 98-105页

作者：古泉李维泉国巍刘永斗蒋丽忠余志武厦门大学建筑与土木工程学院福建厦门361005 厦门大学厦门市交通基础设施智能管养工程技术研究中心福建厦门361005 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075

基于轮轨竖向非线性接触关系,提出一种新型通用二维轮轨耦合单元模型,并在有限元OpenSees软件平台上实现。所提单元由轮节点和所有可能与之接触的梁单元节点组成,通过建立和求解关于轮轨作用力的一元三次方程,得到轮轨之间的接触力,计... 详细信息

基于轮轨竖向非线性接触关系,提出一种新型通用二维轮轨耦合单元模型,并在有限元OpenSees软件平台上实现。所提单元由轮节点和所有可能与之接触的梁单元节点组成,通过建立和求解关于轮轨作用力的一元三次方程,得到轮轨之间的接触力,计算由轮轨相互作用产生的耦合单元各节点力,定义为单元内力。通过与文献中计算结果对比,验证了该单元模型的准确性和可靠性,基于此模型分析高速列车通过桥梁时在轨道不平顺激励和地震作用下的动力响应。此耦合单元模型易于集成到有限元计算平台中,能与已有的列车模型、轨道和桥梁等模型联合使用,能够考虑轨道不平顺和轮轨脱离等情况,可用来分析复杂竖向车桥耦合系统的动力问题。

关键词：轮轨耦合单元赫兹力轨道不平顺地震作用 OpenSees

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基于滑动单元的高速磁浮列车-轨道梁耦合系统的动力相互作用分析

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厦门大学学报（自然科学版） 2022年第4期61卷 557-562页

作者：古泉袁彬国巍刘永斗周惠蒙厦门大学建筑与土木工程学院福建厦门361005 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中国地震局工程力学研究所河北三河065201

基于一种滑动单元,使用弹簧阻尼磁浮力模型,推导了适用于高速磁浮列车-轨道梁系统的滑动单元的刚度矩阵.在有限元OpenSees软件平台上建立了二维平面内高速磁浮列车-轨道梁耦合系统的有限元模型.以TR08磁浮列车和上海Emsland磁浮轨道梁为... 详细信息

基于一种滑动单元,使用弹簧阻尼磁浮力模型,推导了适用于高速磁浮列车-轨道梁系统的滑动单元的刚度矩阵.在有限元OpenSees软件平台上建立了二维平面内高速磁浮列车-轨道梁耦合系统的有限元模型.以TR08磁浮列车和上海Emsland磁浮轨道梁为例,进行建模计算,得到了磁浮列车与桥梁的动力响应及其振动规律.通过与文献中的结果进行对比,验证了模型结果的可靠性,改进后的滑动单元可用来研究高速磁浮列车-轨道梁耦合系统的车桥耦合动力问题.

关键词：有限元分析动力相互作用分析滑动单元磁浮列车

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运营环境下输电导线径向温度分布模拟

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厦门大学学报（自然科学版） 2016年第1期55卷 137-143页

作者：周华敏肖凯陈志为刘永斗李鹏云广东电网公司电力科学研究院广东广州510080 厦门大学建筑与土木工程学院福建厦门361005

细致分析运营中输电导线的温度场,对于实现提高输电线路载流量的目标具有重要意义.本文基于二维稳态热传导控制方程形成一套求解运营中输电导线径向温度分布的新方法,该方法考虑了导线的主要热源和散热途径,以及影响导线径向温度分布的... 详细信息

细致分析运营中输电导线的温度场,对于实现提高输电线路载流量的目标具有重要意义.本文基于二维稳态热传导控制方程形成一套求解运营中输电导线径向温度分布的新方法,该方法考虑了导线的主要热源和散热途径,以及影响导线径向温度分布的多项因素.通过钢芯铝绞线的数值算例,验证了导线径向温度差的真实存在且不可简单忽略,并讨论了载流量、对流条件和铝绞线接触状态等因素对运营中输电导线径向温度分布的影响.

关键词：输电导线运营环境径向温度数值模拟

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夏季运营环境下西宁市某型号架空导线温度场变化规律

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青海大学学报 2024年第4期42卷 86-93页

作者：段佳丽刘永斗张越韩志磊刘胜坤青海大学土木水利学院青海西宁810016 青海省建筑节能材料与工程安全重点实验室青海西宁810016

特殊、多变的高寒区气候条件导致架空导线的温度场变化较大,影响导线丝温度变形和分层应力波动,进而引发疲劳断股问题。因此,开展在高原寒区运营环境下架空导线温度场变化规律研究具有重要意义。本文基于二维稳态热平衡控制方程,考虑输... 详细信息

特殊、多变的高寒区气候条件导致架空导线的温度场变化较大,影响导线丝温度变形和分层应力波动,进而引发疲劳断股问题。因此,开展在高原寒区运营环境下架空导线温度场变化规律研究具有重要意义。本文基于二维稳态热平衡控制方程,考虑输电导线内部钢芯和铝导线丝的接触构造及孔隙,建立一套架空导线径向温度场数值求解方法。将该方法应用于JL/G1A-630/55-48/7型钢芯铝绞线,研究其径向温度分布规律和在不同环境下架空导线的温度场变化规律。结果表明:导线内存在不容忽略的径向温度差,风速、光照强度及环境温度对架空导线温度场有较大的影响。

关键词：架空导线径向温度场二维稳态热平衡有限元法数值模拟

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架空导线温度应力场耦合数值分析

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广东电力 2015年第11期28卷 97-102页

作者：肖凯刘永斗李鹏云古泉陈志为广东电网有限责任公司电力科学研究院广东广州510080 厦门大学建筑与土木工程学院福建厦门361005

准确分析架空导线在运营条件下的温度场和应力场耦合问题对于保证导线的强度安全和弧垂安全距离具有重要意义,为此,提出一种架空导线细观温度场和应力场耦合的新型数值求解方法,即先利用有限元法求解考虑孔隙的细观温度场,再利用内外力... 详细信息

准确分析架空导线在运营条件下的温度场和应力场耦合问题对于保证导线的强度安全和弧垂安全距离具有重要意义,为此,提出一种架空导线细观温度场和应力场耦合的新型数值求解方法,即先利用有限元法求解考虑孔隙的细观温度场,再利用内外力平衡和变形协调关系求解导线的分层应力,充分考虑了导线由于层间挤压、泊松效应以及温度改变所引起的横向变形。以铝包钢芯铝绞线JL/LB1A-300/50为例,验证了算法的正确性,研究了横向变形对计算结果的影响和敏感性。

关键词：架空导线细观温度场分层应力温度场应力场耦合横向变形敏感性分析

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路面随机不平顺的数值模拟及其编程实现

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青海大学学报 2024年第2期42卷 68-73页

作者：张越刘永斗段佳丽张宏伟韩志磊青海大学土木水利学院青海西宁810016

路面不平顺是影响车路耦合系统振动的主要因素之一。为了分析路面不平顺序列的幅值特征随路面等级的变化规律,本文利用三角级数法,建立了生成路面随机不平顺序列的数值算法,并通过MATLAB编程实现。利用该算法和相应的计算程序,模拟了A、... 详细信息

路面不平顺是影响车路耦合系统振动的主要因素之一。为了分析路面不平顺序列的幅值特征随路面等级的变化规律,本文利用三角级数法,建立了生成路面随机不平顺序列的数值算法,并通过MATLAB编程实现。利用该算法和相应的计算程序,模拟了A、B、C、D 4个等级路面的随机不平顺序列,并研究其振幅特性。结果表明:本文生成的路面随机不平顺序列的功率谱密度与规范中相应等级路面的功率谱密度吻合较好。路面不平顺幅值随着路面等级的降低呈非线性增长,方差逐渐变大,这说明随着路面等级的降低,车辆的行驶体验感变差。研究结果可以为汽车驶过不平顺路面时的随机动力响应和平稳性分析提供数据参考。

关键词：功率谱密度路面不平顺度随机不平顺序列 MATLAB编程三角级数法

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