论文部分内容阅读
目前关于地震碰撞的研究通常是利用有限元的方法进行建模研究地震碰撞,这种方法的计算结果是比较准确的,然而计算效率较低。但目前对于地震碰撞计算效率的要求越来越高,因此,寻求高精度、高效率的地震碰撞计算方法十分必要。本文提出了一种新的研究地震碰撞的方法:基于结构的动力学特性等效原则,对相邻建筑结构分别建立适用于多体系统传递矩阵法（MS-TMM）高效计算的链式拓扑系统力学模型;为了提升标准量子群算法的参数识别精度,提出了一种将量子粒子群与标准粒子群混合的参数辨识方法,并以该方法为基础,分别以有限元方法计算的结构模态和位移为依据,确定了此力学模型的相关物理参数;为了提高经典的碰撞模型的计算精度,提出了一种变恢复系数的改进Hertz-damp模型,并以该模型为基础,通过MS-TMM的方法实现了相邻结构碰撞的动力学仿真计算;最后以一个十层框架结构和五层框架结构的工程算例,分别通过MS-TMM和ANSYS方法进行了结构碰撞计算,并且对比分析了两种方法的计算结果,研究了相邻结构的周期比、间距和输入的地震动加速度峰值对相邻结构地震碰撞反应的影响,得到的主要结论如下:（1）本文提出的变恢复系数的改进Hertz-damp碰撞分析模型计算模型不同初始碰撞速度下的恢复系数时,计算结果相对于实验结果的误差更小,因此,本文提出的模型能够更准确的确定碰撞模型中的恢复系数。（2）以有限元方法计算的结构模态为基础,使用改进的量子粒子群算法在进行框架结构链式拓扑动力学模型的弹性模型参数辨识时,前两阶频率的误差分别为6.3%和0.1%,这个误差明显低于其它两种参数辨识方法,因此,相对于普通的量子粒子群算法和自适应粒子群算法,本文所提出的方法识别精度更高。（3）以有限元方法计算的结构位移为基础,使用改进的量子粒子群算法在进行框架结构链式拓扑动力学模型的弹塑性模型参数辨识时,将识别结果代入MS-TMM方法计算结构位移,计算结果与ANSYS方法计算结果的最大误差为27.3%,并且各层位移的变化趋势基本一致,因此,此方法能够确定框架结构的力学模型的未知参数。（4）通过ANSYS方法和MS-TMM方法计算了两框架结构的碰撞力和结构的顶部位移,算例结果表明,通过MS-TMM方法计算相邻框架结构之间的碰撞力和顶部位移,计算结果与ANSYS方法计算结果的最大误差分别为9.82%和9.04%,两种方法的计算结果差别不大,但MS-TMM方法的计算时间大约是ANSYS方法的1/20。