实干、实践、积累、思考、创新！ Tag: 结构工程博士 结构工程师 程序员 结构抗震设计 振动控制 光伏支架 加固改造 软件研发 编程 弹塑性 有限元 超高层 超限设计
实干、实践、积累、思考、创新。 程序图标 ( Program Icon ) 程序介绍 ( Program Introduction) 小伙伴做论文碰到问题，找我们编写的程序。程序基本功能是近场脉冲型地震动人工合成程序。 程序采用的脉冲波合成算法流程如下图所示。 程序目前支持以下 3 种脉冲模型，需要其他脉冲可以增加。 20230831 更新，增加C类脉冲模型，C类脉冲模型是一种多脉冲模型，其脉冲形态如下图所示： 各类模型的数学表达式如下图所示 C类脉冲模型: 案例及相关资料( Program Examples ) [01]. [地震工程][笔记] 近断层速度脉冲型地震动(单向脉冲&双向脉冲) [Near-fault pulse-like ground motion (one-way …
实干、实践、积累、思考、创新。 – – – – <随后更新> – – – – 相关内容（Related Topics） [01]. [Tool] SPECTR – A program for Response Spectra Analysis [反应谱计算程序] [02]. [程序][Tool] Ground Motion Selection [强震记录选取] …
实干、实践、积累、思考、创新。 程序图标 ( Icon ) 程序介绍 ( Introduction) 最近看文献，整理资料，遇到Runge-Kutta法相关的内容，于是整理SDOF_RUNGE程序，通过编写程序，掌握RUNGE-KUTTA法的基本概念。 数值分析中，龙格－库塔法（Runge-Kutta methods）是用于非线性常微分方程的解的重要的一类隐式或显式迭代法。这些技术由数学家卡尔·龙格和马丁·威尔海姆·库塔于1900年左右发明。Runge-Kutta公式的思路就是利用区间内一些特殊点的一阶导数值的线性组合来替代某点处的n阶导数值,这样就可以仅通过一系列一阶导数值来得到某点幂级数展开的预测效果。在工程中最常用的是四阶龙格－库塔积分，也就是 RK4 积分，其完整的表述如下（搬运自百度）： 已知初值问题： 对于该问题，RK4法的表达式为： 其中 上面的递推公式中，下一个值（yn+1）由现在的值（yn）加上时间间隔（h）和一个估算的斜率的乘积所决定。该斜率是以下斜率的加权平均，k1是时间段开始时的斜率；k2是时间段中点的斜率，通过欧拉法采用斜率k1来决定y在点tn+h/2的值；k3也是中点的斜率，但是这次采用斜率k2决定y值；k4是时间段终点的斜率，其y值用k3决定。 结构动力学中，可以利用该方法，进行结构的动力时程方程的求解。SDOF_RUNGE就是用采用 RK4求解单自由度动力时程分析的小程序。SDOF_RUNGE的编制主要参考William T. Thomson, Marie Dillon Dahleh 编写的《Theory of Vibration with Applications》的第五版，我看的清华大学出版社出版的影印版纸板，原版和影印版的封面如下： 采用Runge-Kutta法求解结构动力方程，首先需要将原来的2阶动力微分方程降阶为1阶，变为上面介绍的标准模式，然后再套用迭代公式进行求解。《Theory of Vibration with …
实干、实践、积累、思考、创新。 程序图标 ( Icon ) 程序介绍 ( Introduction) 网友找我们做的一个小工具，功能比较特殊，感兴趣的人可以看看。其基本功能是，导入地震波的反应谱，通过对比地震波反应谱及目标谱的差异，反算地震波的缩放系数。软件提供了多种地震波缩放方法：基于PGA缩放，基于指定周期点的反应谱值缩放，基于地震波反应谱及目标谱误差最小进行缩放。软件同时提供设置用于评估反应谱误差的周期范围、权重系数、缩放系数等。这个软件可以看成是一个简易的选波工具，感兴趣的人可以看看。 程序使用基本步骤： （1）导入目标反应谱 （2）导入地震波反应谱 （3）设置反应谱匹配参数（包括，缩放方法，误差评估的周期范围、权重系数、缩放系数等） （4）运行地震波缩放、反应谱误差评估 （5）保存分析结果，根据MSE排序，获得与目标谱最匹配的地震波及缩放系数。 程序界面 ( Program Screenshot) 程序下载（Program Download） ( 如果您需要使用这个软件，请在这给网站捐助：http://www.jdcui.com/?page_id=4813，捐助不少于350RMB，捐助后在评论区留下您的评论，软件将通过网站管理员 qq: 3014479529 给您发送，敬请尊重劳动成果 ！！！捐助的小伙伴可以通过客服号进行相关研究问题及软件使用问题答疑。) 相关内容（Related Topics） [01]. [Tool] SPECTR – A …
实干、实践、积累、思考、创新。 SDOF_FRE ( [动力学][振动控制][编程] SDOF_FRE: Dynamic Response Analysis of SDOF System using Frequency Domain Analysis Method [单自由度体系动力响应的频域分析工具] ) 是一个通过频域分析法 (Frequency Domain Analysis Method ) 计算单自由度动力响应的程序，与常规的时域分析法 (Time Domain Analysis Method) 不同，其中频域积分法只计算系统的稳态响应 (Steady …
这是最近研究结构抗风减振、结构振动控制做的一个小软件。功能是通过 频域分析法 (Frequency Domain Analysis Method ) 计算单自由度体系的稳态动力时程响应 ( Steady-State Response )，具体包括位移、速度、加速度。顾名思义，与频域分析法相对的就是时域分析法 (Time Domain Analysis Method) 。时域分析法我想大多数工程师应该比较熟悉，平时进行地震动力时程分析采用的各类直接积分时程分析法就属于时域分析法的范畴。而对于频域分析法，我想大多结构工程师可能就比较陌生，平时大多数工作中可能也用不到。很多时候会觉得既然有了这么多时域分析方法，为何还需要频域分析？甚至觉得频域分析法没啥用的感觉。其实不然，频域分析法在结构随机振动、结构振动控制等领域举足轻重，有着极为广泛的应用。
言归正传，还是那一句，学习最重要的是要动手，于是写下这个小程序，以验证自己对于频域分析 (Frequency Domain Analysis)、复频响函数 (Complex Frequency Response Function)、离散傅里叶变换 (DFT, Discrete Fourier Transform) 等相关概念的理解，也为后续进一步深入研究结构抗风减震、振动控制、随机振动等内容打下基础。
时间有限，这里先做个笔记，进一步研究内容等深入学习后陆续整理。
实干、实践、积累、思考、创新。 SDOF_FRE ( [动力学][振动控制][编程] SDOF_FRE: Dynamic Response Analysis of SDOF System using Frequency Domain Analysis Method [单自由度体系动力响应的频域分析工具] ) 是一个通过频域分析法 (Frequency Domain Analysis Method ) 计算单自由度动力响应的程序，与常规的时域分析法 (Time Domain Analysis Method) 不同，其中频域积分法只计算系统的稳态响应 (Steady …
实干、实践、积累、思考、创新。 程序图标( Icon ) 程序介绍 ( Introduction) 随后更新…… 最近做研究写的程序，有需要的人可以关注一下。 相关内容（Related Topics） [01]. [Tool] SPECTR – A program for Response Spectra Analysis [反应谱计算程序] [02]. [程序][Tool] Ground Motion Selection [强震记录选取] [03]. [程序][软件]Ground Motion …
实干、实践、积累、思考、创新。 程序图标( Icon ) 程序介绍 ( Introduction) 程序最主要的功能是，计算不同类型反应谱的 阻尼修正系数( Damping Correction Factor )。 程序支持一共支持同时指定 15个阻尼比。 程序支持的反应谱类型包括：相对位移反应谱、相对速度反应谱、绝对加速度反应谱、伪速度反应谱 和 伪加速度反应谱。 程序支持多组地震波动 批量计算 及结果批量输出。 除此之外，程序还有以下特点： （1）多种加速度时程格式支持，一次可导入多组加速度时程 （2）基线修正：软件提供线性和抛物线基线修正方法 对加速度时程进行修正 （3）加速度积分：加速度积分生成相应的位移时程序和速度时程 （4）目前支持以下几种弹性反应谱的分析：相对位移反应谱、相对速度反应谱、绝对加速度反应谱、拟速度反应谱和拟加速度反应谱 （5）支持图形式和表格形式查看时程数据、反应谱数据。表格数据支持复制操作，可方便通过快捷键将数据粘贴至Excel快速绘图 （6）可自由选择坐标轴进行谱曲线绘制，方便谱曲线结果的对比 （7）批量计算分析：加速度时程的积分和反应谱批量分析，并支持批量导出分析结果。 教程及案例 (Examples) …
实干、实践、积累、思考、创新。 给网站增加一种表现方式：【视频】【录屏】 以下是FPSA（ [软件][数学][地震动] FPSA: Fourier and Power Spectra Analysis [地震波频谱分析工具] ）进行批量频谱分析。 相关博文( Related Topics) [01] [试验][工具][更新] HLA v2022: Hysteretic Loop Analysis Program [HLA滞回曲线分析工具 2022版] [02] [软件][科研][试验] 2021版 YPD: Yield Point …
实干、实践、积累、思考、创新。 以下内容摘选自《结构地震反应分析——编程与软件应用》一 书的 第14章，关于书本更多信息可查看链接：http://www.jdcui.com/?page_id=16529 在地震作用下，能量不断输入到结构体系中，其中一部分能量以动能和可恢复弹性应变能的形式存储，另一部分能量则被结构体系的阻尼和结构构件产生的非弹性变形耗散。当结构停止震动时，体系动能和可恢复弹性应变能归零，地震输入到结构体系的能量全部被结构体系的阻尼和结构构件产生的非弹性变形耗散。结构在地震作用下的反应过程，是地震输入能量在结构体系中以多种形式不断转化和耗散的过程。本章从能量平衡方程出发，给出各类耗能的定义，在此基础上给出逐步积分法时程分析时各类能量的求解方法，并给出具体的MATLAB编程代码。 14.1 能量平衡方程 在地震动持续过程中的任意时刻，结构体系储存和耗散的总能量等于地震动输入到结构体系中的能量[1]，即 \[{E_{In}} = {E_k} + {E_s} + {E_d} + {E_p} (14.1‑1)\] 其中EIn表示地震输入的总能量，Ek表示体系的动能，Es表示结构的可恢复弹性应变能，Ed表示结构阻尼耗能，Ep表示结构非弹性耗能。其中动能Ek和弹性应变能Es是瞬时变量，阻尼耗能Ed和非弹性耗能Ep是累积的。 以下讨论上述公式中各项能量的计算公式。 14.1.1 单自由度体系能量平衡方程 水平地震作用下单自由度体系的地震动力方程： 以相对位移表示的动力方程： \[m\ddot u\left( t \right) + …
实干、实践、积累、思考、创新。 IRSA ( [软件][地震工程][科研][更新] IRSA 2022: Inelastic Response Spectra Analysis Program (弹塑性反应谱及单自由度非线性地震分析工具) ) 软件也包含地震波基线修正功能。目前提供了Linear及Parabolic两种修正算法。具体演示如下。 点击【Import Ground Motion】按钮导入地震波，在 “Time Series” 选项卡下可以查看地震波的加速度、速度及位移时程。 从位移时程可以看出，Loma_Prieta.data这条地这波的位移时程存在轻微漂移，在地震波结束后，位移值没有归零。 在Type下拉菜单中选择 基线校正算法，本例选择 Linear算法，并点击【Apply Baseline Correction】按钮，进行基线校正，如下图所示。 基线校准后的积分结果会在图中以灰色显示。由上图可见，经过基线校正后，位移时程的漂移现象得到了修正，在地震波结束后，位移基本回到0。 在IRSA中，若对地震波进行了基线修正，后面的分析均是基于基线修正后的地震加速度时程进行。 相关内容（Related Topics） [01]. [Tool] …
实干、实践、积累、思考、创新。 地震波能量谱是按照反应谱理论的思路建立的一种以能量为评价指标的反应谱。 关于地震动中的能量的相关知识可查看这个链接：[地震工程][动力学][Chapter14]地震作用下结构的能量分析 [Energy analysis of structures under earthquake] IRSA ( [软件][地震工程][科研][更新] IRSA 2022: Inelastic Response Spectra Analysis Program (弹塑性反应谱及单自由度非线性地震分析工具) ) 提供了两大类能量谱： （1）延性需求反应谱（等屈服强度系数谱）(Ductility Demand Response Spectra,Equal Yield Strength Coefficient Response Spectra) …
实干、实践、积累、思考、创新。 等延性反应谱的计算为指定延性，反算结构强度，计算过程不是直接的，涉及迭代计算，因此算法是否合理影响计算精度和速度。 IRSA（ [软件][地震工程][科研][更新] IRSA 2022: Inelastic Response Spectra Analysis Program (弹塑性反应谱及单自由度非线性地震分析工具) ）提供了等延性反应谱计算的功能，并提供了多项控制参数，确保延性反应谱计算准确性。本例分别采用IRSA及SeismoSignal进行同一地震波的等延性反应谱计算，验证IRSA的计算结果。 PART 1: 导入地震波 Import Seismic Waves IRSA SeismoSignal PART 2: 等延性谱分析 Constant Ductility Demand Spectrum Analysis 屈服后强化系数 b=0 …
实干、实践、积累、思考、创新。 等屈服强度系数谱(Equal Yield Strength Coefficient Response Spectra)，给出的是不同周期的非线性单自由度体系结构，在不同屈服强度系数（Yield Strength Coefficient,Cy）下的各类响应。 屈服强度系数 的定义为： \[{C_{\rm{y}}}{\rm{ = }}\frac{{{F_{\rm{y}}}}}{{mg}}{\rm{ = }}\frac{{k{u_y}}}{{mg}}{\rm{ = }}\frac{{{{\left( {{w_n}} \right)}^2}{u_y}}}{g}\] 其中，\({{F_{\rm{y}}}}\)是屈服强度，\(k\)是弹性刚度，\({{u_y}}\)是屈服位移，\({{w_n}}\)是自然频率，\(m\)是质量，\(g\)是重力加速度。 当只关注结构的延性时，对应的等延性屈服强度系数谱即为 延性需求谱（Ductility Demand Response Spectra）。 延性需求谱，给出的是不同周期的非线性单自由度体系，在不同屈服强度系数下的位移延性。 从这个也可以看出，延性需求谱和等延性反应谱是等效的，前者是知道屈服强度系数求延性系数，后者是知道延性系数反求屈服强度系数。其中，延性需求谱计算上是直接的，设置好延性系数，直接进行单自由度非线性动力时程分析即可，而等延性反应谱的计算比较复杂，涉及到多次非线性分析的迭到。 以下用本站提供的IRSA软件（ [软件][地震工程][科研][更新] …
实干、实践、积累、思考、创新。 以下算例采用IRSA [软件][地震工程][科研][更新] IRSA 2022: Inelastic Response Spectra Analysis Program (弹塑性反应谱及单自由度非线性地震分析工具) 进行等延性谱反应谱的计算，具体步骤： （1）导入地震波 Import Ground Motion （2）设置分析参数 Set Analysis Parameters （3）运行分析 Run Analysis （4）查看分析结果 Check Analysis Results IRSA中提供的等延性反应谱类型包括以下15种： 相对位移 Displacement …
实干、实践、积累、思考、创新! 程序图标 ( Program Icon ) 程序介绍 ( Program Introduction) IRAS：Inelastic Response Spectra Analysis Program (弹塑性反应谱及单自由度非线性地震分析工具) IRSA constitutes an easy and efficient way for Inelastic response spectra analysis and nonliner dynamic analysis …
实干、实践、积累、思考、创新。 小伙伴在使用AEEG（ [工具][软件][地震动] AEEG: A Program for Artificial Earthquake Accelerograms Generation [人工地震波合成软件] ）的时候，给我们反馈，怎么提高AEEG人工波反应谱的拟合精度？ 其实方法非常简单，下面用一个简单例子说明。 下图为此次需要匹配的目标反应谱，从图也可以看见，这是一个十分特殊的反应谱。 以下是小伙伴用初始参数，随机生成的一组人工波。由下图可见，人工波的反应谱与目标谱在短周期段匹配较好，但在长周期段吻合度比较差。 如何提高吻合度呢。对于本例，由于目标谱最大周期较大，达10s。为了提高长周期反应谱的吻合度，通常可以减小频率步，以提高长周期的成分。对于本例，将频率步从原来的0.05减少到0.01，再重新生成人工波，结果如下图所示。 有图可见，人工波的反应谱在长周期段与目标谱的吻合度显著提高了。 同时，通过这个例子也可以看到，对于非常特殊的目标谱，AEEG也可以拟合。 此外，迭代次数有些情况也会影响拟合精度，并不是迭代次数越大拟合越好。在调整反应谱拟合精度的时候，也可尝试调整迭代次数。 相关内容（Related Topics） [01]. [Tool] SPECTR – A program for Response Spectra Analysis …
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实干、实践、积累、思考、创新。 程序图标 ( Program Icon ) 程序介绍 ( Program Introduction) 【科研小工具】：反应谱拟合，反应谱特征参数提取。网友建议我做的一个小软件，帮助学生科研。 主要参考论文：王国新, 陶夏新, 姜海燕. 反应谱特征参数的提取及其变化规律研究[J]. 世界地震工程, 2001, 17(2):73-78. 旧版软件连接：[科研][工具][地震动] RSF: Response Spectrum Fitting v2018: 反应谱拟合及反应谱特征参数提取工具 [RSF: A tool for fitting response spectrum …
新版已推出，请移步：[软件][编程][动力学] NSDOF v2023: A Tool for Nonlinear Dynamic Analysis of SDOF System (NSDOF单自由度系统动力非线性分析工具 v2023) 实干、实践、积累、思考、创新。 趁着国庆，来个大更新，再2020版NSDOF的基础上，增加了非线性黏滞阻尼器、摩擦阻尼器、黏弹性阻尼器、金属阻尼器，适合做减震研究。 程序图标 ( Program Icon ) 程序介绍 ( Program Introduction) NSDOF 是一个基于微软的windows窗口程序，用于单自由度结构的动力非线性分析。结构可是弹性也可以是弹塑性。动力荷载可以是施加在结构基座的地震加速度，也可以是施加在结构顶部的动力荷载。程序使用逐步积分法求解增量非线性运动方程。可以输出结构的各种响应结果，包括抗力，阻尼力，参考惯性力，位移，速度，加速度，耗能，滞回曲线等。 NSDOF is a …
新版软件已发布，移步这个页面：[软件][地震动][更新] GMP v2024: A tool for Calculating Ground Motion Parameters for Seismic Analysis of Structures [结构抗震分析地震动强度指标/地震动参数计算工具] 实干、实践、积累、思考、创新。 程序图标 ( Program Icon ) 程序介绍 ( Program Introduction) 程序目前经历了多个版本的更新。 GMP v2018: [软件][地震工程] GMP v2018: 结构抗震分析地震动强度指标计算工具 …
实干、实践、积累、思考、创新。 前几天为答谢网友们一直以来的支持，在 构思 微信群 搞两个抽奖活动，送出12本书。 也希望借这个机会，与广大结构工程师做个交流。 一转眼，2022又快结束了。 继续加油。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
实干、实践、积累、思考、创新！ NMDOF是一个多自由度剪切层模型动力非线性分析工具。NMDOF软件链接：[软件][动力学][编程] NMDOF v2022: A Tool for Nonlinear Dynamic Time History Analysis of Shear-Type MDOF System (多自由度剪切层模型系统动力非线性时程分析工具 v2022) 本篇博文用NMDOF做一个两自由度简化隔震结构体系的非线性动力时程分析案例，上部结构采用弹性本构，隔震层采用的是Plastic Wen模型，也就是常说的Bouc-Wen模型，并同时利用SAP2000进行对比验证。 （1）模型参数 【质量 MASS】 MASS 隔震层 100000 上部结构 500000 【材料模型 MATERIAL】 …
实干、实践、积累、思考、创新！ NMDOF是一个多自由度剪切层模型动力非线性分析工具。NMDOF软件链接：[软件][动力学][编程] NMDOF v2022: A Tool for Nonlinear Dynamic Time History Analysis of Shear-Type MDOF System (多自由度剪切层模型系统动力非线性时程分析工具 v2022) 本篇博文用NMDOF做一个单自由度非线性动力时程分析案例，采用模型是Plastic Wen模型，也就是常说的Bouc-Wen模型，并同时利用SAP2000进行对比验证。 （1）模型参数 质量【MASS：100】 材料模型【MATERIAL：Plastic Wen】 Stiffness: 80000 Yield Strength: 640000 Post …
[01] Ground Motion Selection (选波) 服务
[02] 著:《PERFORM-3D原理与实例》
[03] 著:《有限单元法-编程与软件应用》
[04] 著:《结构地震反应分析-编程与软件应用》
[05] 著:《有限单元法 Python编程》（New!!!）
[06] 土木工程试验数据处理软件汇总（New!!!）
[07] 自编程序 [Software Box]（New!!!）
