[发明专利]一种考虑参数不确定性下结构随机特征值分析方法和装置

说明书

本发明公开了一种考虑参数不确定性下结构随机特征值分析方法和装置。其中，方法包括：获取结构的几何参数、材料参数以及其随机参数；基于几何参数和材料参数，采用动态刚度法确定第一模型；基于随机参数，利用随机模型对其进行谱分解，结合第一模型获得第二模型；对第二模型进行坐标转换和组装，获得第三模型；根据第一模型，利用上三角变换、二分法和最大负数法确定结构的第一参数；根据第一参数和第三模型，利用数值摄动方法和同伦方法进行多次迭代获得结构的第二参数；基于第二参数确定结构在结构材料参数不确定情况下的模态性能。

技术领域

本发明涉及结构不确定性分析领域，尤其涉及一种考虑参数不确定性下结构随机特征值分析方法和装置。

背景技术

目前，在建筑领域，由于砖墙承重已不能适应荷重较大的要求，因此，在高层的民用建筑和多层的工业厂房中，会使用框架结构来承受房屋荷载。框架结构是由许多梁和柱共同组成的框架来承受房屋全部荷载的结构。框架剪力墙结构(也称为框剪结构)是一种常用的框架结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同时又有足够的剪力墙，有相当大的侧向刚度。

刚度特征值(也称为特征值)是框架结构设计中用于刚度计算的参数，是反映总框架和总剪力墙刚度之比的一个参数，对框架剪力墙结构的受力状态和变形及外力的分配都有很大的影响。

相关技术中，基于特征值确定结构的动力学特性以及稳定性尚需优化。

发明内容

为解决相关技术问题，本发明实施例提供一种考虑参数不确定性下结构随机特征值分析方法和装置。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种考虑参数不确定性下结构随机特征值分析方法，包括：

获取结构的几何参数、材料参数以及随机参数；

基于所述几何参数和材料参数，采用动态刚度法确定第一模型，所述第一模型表征结构的确定性动刚度矩阵；

基于所述随机参数，建立随机模型并对其进行谱分解，结合第一模型获得第二模型；所述第二模型表征结构的随机动刚度矩阵；

对所述第二模型进行坐标转换和组装，获得第三模型；

根据所述第一模型，利用上三角变换、二分法和最大负数法确定结构的第一参数；所述第一参数表征结构的确定性特征值和特征向量；

根据所述第一参数和第三模型，利用数值摄动方法和同伦方法进行多次迭代，获得结构的第二参数；所述第二参数表征结构的随机特征值和随机特征向量；

基于所述第二参数确定所述结构在结构材料参数不确定情况下的模态性能。

上述方案中，所述基于所述几何参数和材料参数，采用动态刚度法确定第一模型，包括：

确定第四模型，所述第四模型表征所述结构的时域控制微分方程；

基于所述第四模型，利用所述几何参数和材料参数，获得第五模型；所述第五模型表征所述结构的频域控制微分方程；

基于所述第五模型，结合边界条件，确定所述第一模型。

上述方案中，所述基于所述随机参数，建立随机模型并对其进行谱分解，结合第一模型获得第二模型，包括：

利用所述随机参数，确定所述第一模型中的材料参数的不确定性，对其进行谱分解；

结合所述第一模型中和材料参数的不确定性的谱分解，获得第二模型。

上述方案中，所述对所述第二模型进行坐标转换和组装，获得第三模型，包括：