【JY】SDOF計算教學軟件開發(fā)應用分享

有你關(guān)注

所以值得

【JY】SDOF計算教學軟件開發(fā)應用分享的圖1

    【簡介】

    單質(zhì)點體系振動是最為簡單的振動,通常在學習結(jié)構(gòu)動力學中也是最開始學習這部分的知識和內(nèi)容,這部分內(nèi)容最為基礎(chǔ),也非常重要。

    在閱讀此文前,可以提前閱讀下這篇文章:

【JY】結(jié)構(gòu)動力學初步-單質(zhì)點結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)動力學分析

    上述文章中,里面寫了關(guān)于Newmark-βWilson-θHHT-α的方法介紹,今天給大家?guī)淼倪@款單質(zhì)點計算可以計算分析的方法更全面:不僅包含了上述的三個方法,還特地編寫進了了:Duhamel積分Houbolt中心差分法 分段解析法 狀態(tài)空間法 精細積分法 頻域分析法 。算是對一些市面上動力學課本教材常見算法的應用補充。

程序圖標

   【JY】SDOF計算教學軟件開發(fā)應用分享的圖2

       SDOFCalculation

程序介紹

由于許多學生學習動力學課程時的配套需要,取該軟件名字為:SDOFCalculation,文末有相關(guān)下載渠道

程序界面

【JY】SDOF計算教學軟件開發(fā)應用分享的圖3

(同時該軟件具有豐富的求解方法及便捷操作工具)

【JY】SDOF計算教學軟件開發(fā)應用分享的圖4
【JY】SDOF計算教學軟件開發(fā)應用分享的圖5
【JY】SDOF計算教學軟件開發(fā)應用分享的圖6
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程序操作

動力學課本中的方程如下圖所示:

【JY】SDOF計算教學軟件開發(fā)應用分享的圖8

    在對軟件中進行輸入質(zhì)量剛度,程序可內(nèi)部自行求解得到圓頻率ω,輸入阻尼比ξ,再輸入地面加速度(即地震波),即可進行求解,感受各個算法帶來的體驗。對于算法的各個數(shù)值解析(注意:程序的編寫可能存在一些截斷誤差),可以看下這篇推文:

    【JY】淺析各動力求解算法及其算法數(shù)值阻尼(人工阻尼)

 

接下來是進行操作演示了:

【JY】SDOF計算教學軟件開發(fā)應用分享的圖9

Step1:載入需要計算的地震波,或?qū)⒌卣鸩〝?shù)據(jù)輸入到框中。

【JY】SDOF計算教學軟件開發(fā)應用分享的圖10

 Step2:輸入質(zhì)量、剛度、地震波步長、阻尼比 參數(shù)

【JY】SDOF計算教學軟件開發(fā)應用分享的圖11

 Step3:選擇相應的計算方法,點擊計算即可得到結(jié)果

【JY】SDOF計算教學軟件開發(fā)應用分享的圖12

Step4:可以看到在不同算法下,計算存在微小的精度誤差。

【JY】SDOF計算教學軟件開發(fā)應用分享的圖13

Step 5:若想要存儲數(shù)據(jù),點擊保存數(shù)據(jù),

可以在目錄“結(jié)果保存”文件夾中找到結(jié)果!

【JY】SDOF計算教學軟件開發(fā)應用分享的圖14
【JY】SDOF計算教學軟件開發(fā)應用分享的圖15

程序下載

小伙伴們在學習動力學的時候,趕快下載下來試試吧~

1. 直接安裝APP法:

鏈接:

https://pan.baidu.com/s/1Kocob9VCxiEn1mUbEx0C7A

提取碼:JYST

復制這段內(nèi)容后打開百度網(wǎng)盤手機App,操作更方便哦!在Matlab(不限版本,只要你能找到安裝APP),中進行安裝即可使用。

【JY】SDOF計算教學軟件開發(fā)應用分享的圖16

2. 應用程序下載:

鏈接:

https://pan.baidu.com/s/1cZbValp8gsT-jR32ILzWQg

提取碼:JYST

在此之前,你需要閱讀下以下這篇文章:

【JY】如何解決MATLAB GUI編程軟件移植運行問題?

(以上鏈接可在后臺回復“SDOF”獲取)

補充

    動力學課本的內(nèi)容就不多贅述了,補充課本較少講的總結(jié),僅供參考:

    一般來說,任何積分方法當△t/T≤0.01時都是足夠精確的,但當△t/T較大時,不同方法顯示出很不同的特性。對同一個給定的△t/T值,θ=1.4的Wilson 法比Houbolt法產(chǎn)生的振幅衰減和周期延長要小,而Newmark平均加速度法(γ=1/2,β=1/4)只產(chǎn)生周期延長,而沒有振幅衰減。

    為了有效地求解系統(tǒng)的動力響應,選擇合適的時間積分方案是非常重要的。而選擇時間積分方案又取決于具體有限元網(wǎng)格的選取。因此這兩個問題應同時考慮,它們的選擇取決于所求解的問題是一個波傳播問題(有限元網(wǎng)格)或者一個結(jié)構(gòu)動力學問題(時間積分方案)。

    一個波傳播問題(有限元網(wǎng)格)需要更小的時間步長或者一個結(jié)構(gòu)動力學問題(時間積分方案)可適當?shù)脑黾訒r間步長。

問題補充: 為什么大型有限元軟件中較宜選擇中心差分法?

    因為中心差分法的臨界步長較小,但在每一個時間步中它所需的計算量也比隱式格式小得多。在研究波傳播問題時,必須采用足夠小的時間步長以捕捉波的傳播過程,因此宜采用中心差分法求解。另外比如在某些結(jié)點具有初始擾動(即加速度中的某些分量為非零值),在經(jīng)過一個時間步長△t后,和它們相關(guān)的結(jié)點將開始運動。隨著時間的推移,其他結(jié)點將按此規(guī)律依次開始運動,特點正好和波傳播的特點相一致

以上僅代表個人觀點,歡迎批評指正~

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