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非均质结构非平稳随机响应的快速算法-振动与冲击
振 动 与 冲 击
第34卷第19期 JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK Vol.34No.192015
非均质结构非平稳随机响应的快速算法
陈玉震,张 盛,陈飙松,张洪武
(大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室 运载工程与力学学部工程力学系,辽宁 大连 116024)
摘 要:将扩展多尺度有限元法应用于非平稳随机振动时域显式法中,实现了对非均质结构非平稳随机响应的快
速精确计算。首先,论文阐述了扩展多尺度有限元法基本原理。其次,探讨了时域显式法在非平稳随机响应分析中的优
势。时域显式法基于动力响应显式表达式直接在时域进行随机振动分析,较传统反应谱法,具有良好的计算精度和计算
效率。最后,根据两算法的特性和优势提出统一的多尺度算法框架,使其适用于非均质结构非平稳随机响应分析的快速
求解。数值算例验证了该算法的高效性和精确性。
关键词:非均质结构;非平稳随机振动;扩展多尺度有限元法;基函数;时域显式法
中图分类号:TB122 文献标志码:A DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2015.19.004
Afastalgorithmfornonstationaryrandomresponsesofheterogeneousmaterialstructures
CHENYuzhen,ZHANGSheng,CHENBiaosong,ZHANGHongwu
(StateKeyLaboratoryofStructuralAnalysisforIndustrialEquipment,DepartmentofEngineeringMechanics,
FacultyofVehicleEngineeringandMechanics,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China)
Abstract: Afastcomputationwasimplementedfornonstationaryrandomresponsesofheterogeneousmaterial
structuresbyapplyingtheextendedmultiscalefiniteelementmethod(EMsFEM)intothetimedomainexplicitmethod
(TDEM).Firstly,thefundamentalprincipleofEMsFEMwaspresented.Then,theadvantagesofTDEMinnonstationary
randomresponseanalysiswereexplored.Basedontheexplicitexpressionsofdynamicresponses,therandomresponse
analysiswasperformeddirectlyintimedomain,itwasshownthatTDEMhasgoodaccuracyandefficiencycomparedwith
theresponsespectrummethod.Finally,accordingtothecharacteristicsandadvantagesofthetwoalgorithms,aunified
multiscaleframeworkwasproposed,itwasapplicablefornonstationaryrandomresponseanalysisofheterogeneous
materialstructures.Numericalexamplesshowedthattheproposedmethodhashighefficiencyandaccuracy.
Keywords:heterogeneousmaterialstructures;nonstationaryrandomresponse;extendedmultiscalefiniteelement
method(E
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