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含超单元连接子结构的自由界面模态综合法卢凯良 1 , 2 ,邱惠清 1 ,毛飞 1 含超单元连接子结构的自由界面模态综合法 卢凯良 1 , 2 ,邱惠清 1 ,毛 飞 1 ( 1. 同济大学 机械工程学院 ,上海 201804; 2. 江西省交通科学研究院 ,江西 南昌 330038 ) 摘要 : 根据模态综合法中连接子结构的定义 ,认为连接子结 构实际上是一种将全部界面坐标作为主自由度的超单元 . 在 此基础上 ,分别利用静力变换和动力变换将连接子结构变换 成超单元 ,推导了界面位移和界面力双协调条件下的自由界 面模态综合法 (超单元间接法 ) . 该法保留了自由界面法的可 大大缩减系统自由度 、精度高的优点 , 并且由于引入了超 单 元连接子结构 ,可合理近似集中阻尼 , 在局部非线性结构 动 力分析问题中亦具有广泛应用前景 . 最后 , 将超单元间接 法 应用于自动化码头桁架桥结构的固有频率和地震反应计算 , 将铅芯橡胶支座视为超单元连接子结构 ,分析了静力变换和 动力变换超单元间接法的计算精度和效率 ,并得到了在铅芯 橡胶支座不同配置形式下桁架桥的固有特性 . a w id e sp re a d ap p lic a t io n in d yn am ic a n a lys is o f th e s t ru c tu re s w ith lo c a l n o n 2lin e a r ity. Th e n, th e ap p lic a t io n o f th e p rop o s e d te c h n iqu e w a s s h ow n b y m o d a l a n d s e ism ic re sp o n s e a n a lys is o f a t ru s s b r id ge in w h ic h th e g ird e r a n d b ra c e a re le a d ru b b e r b e a r in gs ( LRB ) lin k e d. R e ga rd in g LRB a s s up e r e lem e n t lin k s u b s t ru c tu re, th e c a lc u la t io n a c c u ra c y a n d e ff ic ie n c y o f G u ya n a n d d yn am ic c o n d e n s a t io n m e th o d s a re c om p a re d w ith f in ite e lem e n t m e th o d ( F EM ) o r d ire c t in te g ra t io n m e th o d. F u r th e rm o re, in h e re n t c h a ra c te r is t ic re s u lts o f th e t ru s s b r id ge u n d e r d iffe re n t LRB d isp o s it io n fo rm s w e re o b ta in e d. Ke y w o r d s: c om p on e n t m o de s yn th e s is; f re e in te rfa c e; link s u bs t ru c tu re; s up e r e lem e n t m e tho d; le a d rub b e r b e a r ing 关键词 : 模态综 合 法 ; 自 由 界 面 ; 连 接 子 结 构 ; 超 单 元 法 ; 铅芯橡胶支座 中图分类号 : TH 113. 1 文献标识码 : A 在有限元法和计算机广泛应用的基础上 ,逐步 发展形成了对复杂结构振动分析的模态综合法 . 其 中 ,自由界面模态综合法由于综合方程中不含界面 节点位移坐标 ,综合效率高及便于和实验模态技术 结合和相互验证等优点 ,得到了最广泛的应用并在 方法上获得不断修正 . 各种模态综合法 ,相邻子结构之间均为直接对 接的共同界面 . 针对相邻子结构之间非直接对接的 情形 ,许多研究者展开了相关研究 ,并提出了连接子 结构的概念 . 文献 [ 1 - 2 ]率先研究了采用 Hou 法的 自由界面子结构间的非直接对接问题 ,通过子结构 间耦合弹簧力和阻尼力来集结总体运动方程 ,