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模态时程分析的周期荷载
创建者:张志国,编辑者:张志国,最近更新:2020/03/21 11:33:23

问题描述:

       请问,对于线性的模态时程分析,周期荷载与常规的瞬态荷载有什么不同呢?对于简谐荷载,此类分析与稳态动力学分析又有什么不同呢?

解答:

       常规的瞬态荷载是在计算时长内有始有终的一次性动力荷载,如:地震荷载、冲击荷载等;周期荷载是以计算时长为周期的无限重复的动力荷载,如:简谐荷载、脉冲荷载等。注意,上述计算时长即时程工况中时间步的步长与步数的乘积,而非时程函数中横坐标的范围。

       任意的周期荷载均可利用傅里叶级数展开为一系列简谐荷载的线性叠加。因此,周期荷载的动力时程分析也可以利用简谐荷载的动力响应进行线性叠加,在保证计算精度的同时可以显著提高计算效率。需要注意的是,SAP2000 中的周期荷载只计算结构的稳态响应,忽略瞬态响应,类似于稳态动力学分析。由于动力荷载的周期性,结构的动力响应同样具有周期性,故结构在计算时长的起始和终止时刻具有相同的位移场和速度场,SAP2000 内部可自动调整节点的位移和速度来满足这一点。

       对于周期荷载的线性模态时程分析,用户只需在 SAP2000 中定义一个周期的时程函数,荷载工况中的计算时长也应等于一个周期。如果计算时长大于时程函数的横坐标范围,代表周期荷载存在零荷载状态或结构存在自由振动状态;如果计算时长小于时程函数的横坐标范围,SAP2000 将只截取部分时程函数作为周期荷载,用户应注意这一点。

       周期荷载的动力时程分析与稳态动力学分析的区别在于:

       第一,稳态动力学分析只能考虑简谐荷载,但周期荷载的动力时程分析却可以考虑非简谐周期荷载,如:脉冲荷载、振荡荷载或波浪荷载等等。

       第二,稳态动力学分析属于频域分析,只能计算同频荷载的稳态响应;但周期荷载的动力时程分析却可以计算异频荷载的稳态响应,用户只需取各个周期的最小公倍数作为计算时长即可。

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