第 卷第 期
年 月
中山大学学报 自然科学版
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VolNo
Jul
深 梁 动 力 响 应 分 析 的 一 种 辛 算 法
章学军
黄伟江
罗恩
中山大学应用力学与工程系 广东 广州 广东省建筑科学研究院 广东 广州
广州市建筑科学研究院 广东 广州
摘要
根据古典阴阳互补和现代对偶互补的基本思想 首次建立了线性阻尼情况下深梁动力学的相空间非传
统 Hamilton 型变分原理 这种变分原理不仅能反映此类动力学初值边值问题的全部特征 而且它的欧拉方程
具有辛结构的特征 基于该变分原理 提出一种称为辛空间有限元时间子域法的辛算法 这种新方法是由空
间域采用有限元法与时间子域采用 Lagrange 插值多项式插值的时间子域法相结合而成 用这种辛算法分析了
种支承条件下深梁的动力响应问题 算例的计算结果表明 这种新方法的稳定性 收敛性 计算精度和效率都
明显高于国际上常用的 Wilson 法和 Newmark 法
关键词
相空间 非传统 Hamilton 型变分原理 初值边值问题 辛算法 动力响应
中图分类号
O
文献标志码
A
文章编号
A Symplectic Algorithm for Dynamic Response Analysis of
Timoshenko Beam
ZHANG Xuejun
HUANG Weijiang
LUO En
Department of Applied Mechanics and EngineeringSun Yatsen UniversityGuangzhou China
Guangdong Provincial Academy of Building Research Guangzhou China
Guangzhou Institute of Building Science Guangzhou China
Abstract According to the basic idea of classical yinyang complementarity and modern dualcomple
mentarity the unconventional Hamiltontype variational principle in phase space for dynamics of Timosh
enko beam with linear damping is established which can fully characterize the initialboundaryvalue
problem of this dynamicsAnd it
s Euler function has symplectic structure characterBased on this varia
tional principle in phase space a symplectic space finite elementtime subdomain method is presented
This new method is the result of combining finite element method in space domain with time subdomain
method by applying the Lagrange interpolation polynomials as approximation to the time subdomainThe
numerical results show that the stability convergence computational accuracy and efficiency of this new
method obviously improve those of widely used Wilsonand Newmarkmethods
Key words phase space unconventional Hamiltontype variational principle initialboundaryvalue
problem symplectic algorithm dynamic response
建筑结构应进行动力分析 以确保结构处于正
常使用状态和安全可靠 时程积分是建筑结构动力
分析的基本问题 对于建筑结构在地震 风载 冲
击荷载等作用下的响应都要进行时程积分的计算
因此 研究与发展一些高性能 高效率与高精度的
时程积分法 一直都是工程界和力学界研究的热点
和难点
长期以来 建筑结构的动力响应分析所采用的
收稿日期
基金项目 国家自然科学基金资助项目
作者简介 章学军 年生 男 高级工程师 博士研究生 通讯作者 罗恩 Email luoenzsuyahoocomcn