[发明专利]一种结合VFIFE和FEM的索-梁-塔耦合振动数值模拟方法

权利要求书

1.一种结合VFIFE和FEM的索-梁-塔耦合振动数值模拟方法，其特征在于，包括：

步骤1、根据索-梁-塔体系中构件的结构刚度，将所述构件划分为VFIFE分析构件和FEM分析构件，并确定所述VFIFE分析构件和所述FEM分析构件的连接点J_i位置，建立混合数值模型；

步骤2、对混合数值模型中的所述VFIFE分析构件和所述FEM分析构件分别进行前处理操作；

步骤3、定义积分时程与步长，在每一个积分步长内对索-梁-塔结构体系进行位移和内力的迭代求解；

步骤4、判断积分终止条件是否满足，若所述积分终止条件满足，则执行步骤5，否则重复步骤3；

步骤5、输出数值模拟数据。

2.根据权利要求1所述的结合VFIFE和FEM的索-梁-塔耦合振动数值模拟方法，其特征在于，步骤1中，所述VFIFE分析构件包括拉索；所述FEM分析构件包括主梁和索塔。

3.根据权利要求1或2所述的结合VFIFE和FEM的索-梁-塔耦合振动数值模拟方法，其特征在于，步骤2中，对所述VFIFE分析构件进行前处理操作，包括：

步骤2.1、将VFIFE分析构件离散为用无质量单元连接的质点群，表示为：

x＝{x_1，n；x_2，n；...；x_N，n}＝{(x₁，y₁，z₁)；(x₂，y₂，z₂)；...；(x_N，y_N，z_N)}

步骤2.2、获取所述VFIFE分析构件的材料特性，所述材料特性包括弹性模量、截面积、材料密度和阻尼系数；选用无质量单元的类型，所述无质量单元的类型包括梁单元和杆单元；定义系统阻尼系数、各质点在初始时刻t0的空间位置x_N，0、初始速度初始加速度质点力f_N，0和外力P_N，0；

步骤2.3、获取连接点J_i位置和荷载信息。

4.根据权利要求3所述的结合VFIFE和FEM的索-梁-塔耦合振动数值模拟方法，其特征在于，步骤2中，对所述FEM分析构件进行前处理操作，包括：

步骤2.4、对FEM分析构件进行单元划分，获取FEM分析构件的材料特性，组集整体刚度矩阵[K]、整体质量矩阵[M]和整体阻尼矩阵[C]；

步骤2.5、定义步骤2.4中FEM分析构件划分得到的各单元在初始时刻t₀的动位移矩阵{δ(t₀)}、速度矩阵加速度矩阵和整体外荷载矩阵[F(t₀)]；

步骤2.6、获取连接点J_i位置和荷载信息。