李常青
- 作品数：13 被引量：47H指数：4
- 供职机构：中南大学土木工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金上海市基础研究重大（重点）项目更多>>
- 相关领域：建筑科学理学电气工程交通运输工程更多>>
- 单步无条件稳定显式结构动力学算法
- 2024年
- 在结构动力学分析中,数值积分方法通常被用来高效和准确地求解复杂结构系统在动态负载下的响应。基于量纲分析的原理,提出一种求解结构动力学问题的单步无条件稳定显式算法。首先对所构造的关于位移和速度的函数关系式进行无量纲化处理,然后通过算法精度要求、无条件稳定条件和数值阻尼可控条件确定了其最终递推格式,并根据算法最终递推格式分析得出算法耗散与弥散特性、超调和自启动特性和多自由度系统计算步骤,最后通过数值算例验证了算法的收敛精度、可控数值阻尼和计算效率优势。研究结果表明:对于线性和非线性系统,该算法都兼具显式算法的非迭代特性和隐式算法的无条件稳定特性;该算法能实现真正意义上的自启动并且在速度和位移上均无超调;该算法的数值阻尼由单自由参数控制,数值耗散和弥散对系统低模态响应的影响可以忽略不计,与具有代表性的非迭代显式算法KR-α法相比,该算法在引入数值阻尼滤除虚假高频模态的同时更真实地保留了低阶振型的贡献,从而表现出更好的计算精度;该算法在求解非线性结构动力学问题时相较于常用隐式算法有着显著的计算效率优势,并略优于两求解器非迭代显式算法KR-α法。研究结果很有希望成为求解非线性结构动力学问题的最新且更加有效的显式算法。
- 李常青李正藩蒋丽忠
- 重力失真和质量失真对缩尺试验误差的理论分析
- 2023年
- 为了定量分析重力失真和质量失真对缩尺试验误差的影响,确定重力失真和质量失真的动力相似关系,根据原型和缩尺模型的动力运动方程引出误差的定义。将简单的无阻尼竖向和水平SDOF体系作为研究对象,通过完全相似模型和部分相似模型的动力运动方程进行公式推导,分别得到在谐波作用下,原型与重力失真和质量失真模型之间相对位移的误差公式。对比误差公式的计算结果和数值试验的计算结果,论证误差公式推导的正确性,并结合参数分析,讨论谐波作用幅值和频率比对重力失真和质量失真模型误差的影响规律。研究结果表明:已知无阻尼竖向或水平SDOF体系的原型参数、谐波作用幅值和频率以及重力失真或质量失真动力相似关系,就可以利用误差公式直接计算得到原型与缩尺模型受谐波作用时相对位移的误差大小;重力失真对竖向SDOF体系的误差影响要大于对水平SDOF体系的误差影响,且质量失真对水平SDOF体系误差影响十分显著;竖向SDOF体系在重力失真或质量失真条件下误差随谐波作用幅值的增大而减小,水平SDOF体系在重力失真或质量失真条件下误差不随谐波作用幅值的变化而变化。通过误差公式计算出重力失真和质量失真所引起的误差大小,可以用于修正缩尺模型反推原型的位移响应,从而消除重力失真和质量失真对试验的影响。
- 李常青刘吉龙蒋丽忠
- 地震作用下高速铁路车-轨-桥系统安全研究进展被引量：22
- 2020年
- 桥梁占线比高、列车运行密度大及地震带分布范围广,使得我国高速铁路桥梁面临巨大的潜在地震威胁。目前地震下的高速铁路桥梁及桥上行车安全相关规定不够详细具体,地震下安全防控尚未将列车、轨道、桥梁作为一个大系统进行安全设防,亟待开展系统研究保障地震下高速铁路桥梁结构及桥上行车安全。针对高速铁路轨道-桥梁系统结构特性,首先介绍地震作用下高速铁路轨道-桥梁系统破坏特征和损伤机理研究现状,然后从震后高速铁路桥上轨道不平顺状态劣化机理、地震作用下高速铁路列车-轨道-桥梁系统动力分析、地震作用后桥上行车安全分析及基于性能的高速铁路桥梁抗震设计方法等几个方面阐述现有研究进展及现有研究的不足,最后针对地震下高速铁路列车-轨道-桥梁系统多状态多水准多防线安全防控急需开展系统研究的问题进行展望。
- 蒋丽忠周旺保周旺保向平魏标李常青
- 关键词：地震作用高速铁路桥梁
- 一种分阶段耗能的组合型高铁桥消能减震装置
- 本发明公开了一种分阶段耗能的组合型高铁桥消能减震装置，对称设置于预制墩柱和预制桥梁之间减隔震支座的两侧，底部和顶部分别通过安装构件与预制桥梁和预制墩柱连接。装置包括多组均布于安装构件之间的连接构件，及从上往下依次设置于相...
- 江力强晏颖琦蒋丽忠国巍李常青文天星喻凯胡壹
- 等步长高次多项式插值加速度法的局限性
- 2009年
- 动力时程分析中,在几个相邻的等长时间步之间对加速度的变化规律用多项式插值来描叙,经过推导可求解得到整个时间域上的动力方程的解答。根据泰勒展开原理分析表明,随着所取多项式次数的增加,收敛精度增高,计算步长适当放大,截断误差仍能在容许的范围之内。但是随着所取多项式次数增大,其算法的稳定域减少,计算步长受到了此小稳定域的限制,收敛精度不再是所取计算步长宽度的决定因素,稳定域大小成了所取计算步长宽度的决定因素。因为一旦步长超出了此小稳定域范围,虽然在每个时间步内的截断误差不大,其传递的误差却会被放大到很多倍,最后导致计算结果严重失真。分析结果显示,多项式插值次数采用到步长的三次时,与一次多项式插值(对应线性加速度法)和二次多项式插值(对应二次加速度法)的分析方法相比,算法的稳定域急剧变窄,为h/T≤0.0099(h为计算步长,T为结构的固有周期),此小稳定域限制了计算步长的选择范围,其收敛精度很高因此可放大计算步长的优势无法施展。本文推导了三次加速度法的求解过程,进行了一个理想单自由度系统的动力时程分析计算,验证了结论的正确性。表明同时考虑收敛精度和稳定域来确定计算步长的宽度时,二次加速度法为优。
- 李常青楼梦麟
- 关键词：加速度时程分析多项式谱半径
- 单步无条件稳定结构动力求解隐式算法被引量：1
- 2023年
- 基于量纲分析的思想,提出一种用于求解结构动力问题的单步无条件稳定隐式算法。该算法首先构造位移和速度关于质量、刚度、阻尼等变量的函数关系,然后对方程进行无量纲化处理,引入无量纲系数,最后化简得到位移和速度的递推格式。该算法在位移和速度递推格式中不包括加速度项,但能提供2阶精度加速度输出,从而实现真正的自启动。理论分析表明算法具有无条件稳定、2阶精度、可控数值阻尼和无超调特性。分别以单自由度结构和多自由度结构为对象,考虑不同的阻尼条件,对比分析各种算法的数值特性。研究结果表明:通过对算法中的自由参数进行设计,该算法可等价于Newmark平均加速度法,实现零振幅衰减和较低的周期延长,同时与Houbolt法和Wilson-θ法相比,具有更优的频谱特性,能得到更精确的计算结果;与Generalized-α法相比,该算法在有阻尼的情况下,位移、速度和加速度均有2阶精度,同时具有更低的计算误差。通过引入数值阻尼,该算法能更加有效地滤除高频响应分量,更大程度地保留低频响应的贡献,提供更好的计算精度。研究成果可以为结构动力问题的求解提供新方法,为算法的研究提供新思路。
- 李常青钟志强蒋丽忠蒋丽忠
- 关键词：量纲分析
- 求解刚-柔组合结构的隐式-显式混合法被引量：2
- 2011年
- 针对整体柔性、局部刚性的组合结构系统的动力反应分析,推出了一种隐式-显式混合算法的逐步积分方法。这种混合求解方法,在一个算法步中,对柔性部分采用显式方法求解,对刚性部分则采用隐式方法求解,充分利用了隐式算法无条件稳定的优点和显式算法计算高效的优点。混合法稳定域大小表达式中的频率为柔性部分的最高频率,而不是整体结构的最高频率,这就避开了局部刚性导致显式算法时间步长需要过于细化的缺点。这种方法可以作为一种高效的逐步积分方法,用来求解土-结构相互作用、液固耦合系统等的动力反应。算例表明了方法的正确性。
- 李常青楼梦麟余志武蒋丽忠李杏
- 结构动力方程求解中隐式格式向显式格式的转换被引量：6
- 2012年
- 以广义加速度隐式算法为例,指出常用隐式算法可转换为显式算法。转换过程主要包括三个步骤:首先是对隐式求解的耦联线性方程组的系数矩阵取逆,然后将此逆矩阵在单位矩阵附近进行级数展开,最后进行级数截断。以常加速度方法的显式化过程为例,详细阐述隐式算法转换为显式算法的过程,着重介绍级数展开的项数对计算精度的影响,以及转换过程中时间步长必须同时满足算法的稳定性和级数收敛条件。揭示隐式算法与显式算法之联系,使可按高精度隐式算法得到与其相伴随的高精度显式算法。
- 李常青楼梦麟蒋丽忠
- 关键词：动力分析稳定性
- 近似平衡多项式加速度动力显式算法被引量：3
- 2011年
- 利用已知初始时刻的信息,建立一种可以取到任意阶高精度的多项式加速度单步隐式算法。在该隐式方法中,待求解方程组系数矩阵中质量阵的系数远远大于阻尼阵和刚度阵的系数,略去非对角阻尼阵和非对角刚度阵对方程组的影响,得到一种近似平衡多项式加速度动力显式计算方法。此方法的精度主要由加速度多项式插值的项数、步长、质量阵的条件数、质量刚度比(质量阵和刚度阵的范数之比)决定。在此基础上给出了这种算法的通式,进行了精度分析,结果表明:如果时间步长h足够短,n次加速度近似平衡动力显式算法的精度可以达到O(hn+1)。算例采用5次加速度近似平衡显式算法,计算结果的精确性证明了本算法的可行性。
- 李常青楼梦麟余志武蒋立忠
- 关键词：时程分析
- 一种轨道系统限位减震耗能装置
- 本发明提供一种轨道系统限位减震耗能装置，纵向滑动屉设置于箱型底座内部且其能在纵向滑动，纵向滑动屉纵向方向的两个端部与箱型底座的内壁之间分别设有多个纵向弹簧；横向滑动组件包括连接杆和分别设置于连接杆两端的横向滑动板和横向连...
- 魏标肖斌琦蒋丽忠向平李姗姗周旺保李常青余玉洁江力强何畅赖智鹏段林利
