地下结构动力响应分析中人工边界的影响

基于有限元分析方法,运用大型通用软件ANSYS对某地下结构进行了地震载荷下的动力响应分析,分别比较了自由边界、固定边界和粘性边界的精度。当采用固定边界时,计算结果与实际偏差较大,同粘性边界相比,其内力增大了2倍左右;而自由边界与粘性边界相比,计算结果则增大了1.5倍左右。因此,当采用固定边界和自由边界计算时,地下结构的地震响应被过高的估计了;而粘性边界能够使地震波动能量向地基远域逸散,其结果更为准确。     

岩质高边坡动力响应分析及其应用研究

汶川特大地震发生以后,岩质高边坡在水平动荷载作用下的动力响应规律等是岩土工程界十分关心又迫切希望解决的问题。本文总结了边坡动力问题的研究现状,着重从工程地质方面分析了地震作用下边坡稳定性的影响因素,对有限元方法分析步骤及动力方程求解方法进行了总结和分析,采用动力有限元方法对边坡的动力响应规律进行研究。     

结构瞬态动力响应分析的刚度方程传递法

对结构在各种激励下瞬态动力响应分析的刚度方程传递法进行了研究.提出了刚度方程传递法(SET),它实质上是普通有限元传递矩阵法(FE TM)的改进及扩展.它有三个方面的优点:1.它将普通FE TM法中状态向量从左至右的传递改变为子结构界面刚度方程从左至右的传递,把子结构传递矩阵的连续相乘改变为子结构界面刚度方程递推传递,从而有效地减小因矩阵多次连续相乘而产生的舍入误差积累;2.克服了普通FE TM法仅适用于链式结构,要求所有结构边界自由度相等的限制,大大扩展了它的适用范围;3.上述方法传递矩阵的尺度是普通FE TM法的一半,从而比普通FE TM法占有较少的存储空间及具有较高的计算效率.该方法与时间积分的Newmark法相结合用于结构瞬态动力响应的分析,数值算例表明它具有较高的计算精确度及计算效率.     

分层饱和土中横向受荷桩动力响应分析

考虑饱和土的成层性和孔隙流体与土骨架变形的相互作用,用积分变换方法构建盘面和柱面荷载作用下土体与结构动力相互作用影响函数,用边界元方法建立相应的考虑饱和土成层性的地基与桩基础动力相互作用分析方法.以层状饱和土中横向受荷桩动力阻抗分析表明分析方法的可行性.算例分析孔隙流体对分层饱和土中横向受荷桩动力响应影响.     

层间隔震结构动力特性及地震响应分析

层间隔震是最近发展起来的一种新型隔震形式,是对结构进行地震反应控制的一种减震技术.以框架剪力墙结构为例,利用ANSYS软件建立其抗震结构和隔震结构有限元模型.通过模态分析,得到结构的频率;通过地震响应分析,得出有关层间位移、加速度及剪力.结果表明:与抗震结构相比,层间隔震结构的频率减小,周期增大;各楼层的加速度幅值减小...     

风力发电结构在风沙荷载激励下的动力响应分析

为研究风沙荷载对风力发电结构的危害,对风力发电结构进行风沙荷载作用下的动力响应分析.基于某2 MW风力发电机,建立不考虑风机叶片、考虑叶片旋转以及考虑土-结构相互作用的三种有限元模型.采用Davenport风速谱和谐波叠加法模拟脉动风速时程,利用动量守恒定律和风沙流密度建立风沙荷载力学计算模型.通过ANSYS分别模拟三种模型在风荷载和风沙荷载作用下的动力响应.结果表明：风力发电结构在风沙荷载作用下响应较大,其作用不容忽略;采用简化的集中质量模型进行数值模拟时得到的结果偏于不安全;土-结构相互作用对风荷载及风沙荷载作用下的位移响应均具有明显的放大效应.     

基于动力有限元的路基动力响应数值模拟分析

为了研究路基动力响应特性,本文基于动力有限元原理,采用考虑Rayleigh阻尼的空间三维非均质线弹性体系作为结构模型,通过Newmark法求解在FWD脉冲荷载作用下结构的动力响应,并用Fortran90语言编制了相应的正演计算程序,并与实测数据及大型有限元程序计算结果进行了对比与分析,结果表明:该程序计算结果与实际结果...     

高烈度地震区双线公路隧道地震动力响应分析

结合具体工程,从土-结构相互作用模型出发,利用粘性边界条件,采用时程分析法,对高烈度地震区双线公路隧道衬砌在地震作用下的反应进行数值模拟,并对模拟结果进行分析讨论,得出了高烈度地震区公路隧道地震动力响应的一般规律及隧道衬砌抗震的薄弱环节,并提出了相应的建议.     

移动荷载下倒装结构沥青路面动力响应

为了研究交通荷载下倒装结构沥青路面的动力响应规律,建立了移动荷载下粘弹性层状体系动力学模型,采用多参数评价方法,研究了轴重和车辆速度对倒装结构沥青路面动力响应的影响.研究结果表明:路面结构动力响应随着轴重的增加而增加,随着速度的增加而减小,但轴重和速度对不同的动力响应参数的影响不同;随着轴重的增加,面层内部出现最大剪应变的位置深度增加,路面的破坏深度增加;BZZ-100标准荷载下,面层内部7～8 cm深度位置剪应变最大,该深度位置应采用稳定性较好的改性沥青.     

移动荷载作用下柔性路面的动力响应

将车辆荷载的接地形状简化为矩形，将柔性路面视作多层粘弹性半空间体，并考虑路基材料对应变幅的依赖性，采用修正的平面应变模型，用传递矩阵配拉氏变换和傅立叶变换法，对移动的平稳荷载作用下柔性路面的动力响应进行了分析，得到了柔性路面任意深度处的应力和位移，并将理论计算结果用模型试验进行了验证。结果表明，移动荷载作用下柔性路面的动力响应分析方法结果正确，计算简单，便于应用。     

路面结构的动态谱元分析

结合层单元刚度矩阵和有限单元法,基于快速傅里叶变换和傅里叶-贝塞尔理论,根据层间连续和光滑2种接触状态分别进行系统矩阵组装,推导出了一种精确性和鲁棒性很好的谱元计算方法,可以对轴对称层状体系的动态行为进行分析,并开发了计算程序.从两方面对该算法的准确性进行了验证:静态过程与BISAR3进行比较;动态计算结果直接与实测数据比较.该方法计算速度快,能够精确计算路面结构的动态响应,有广泛的工程应用价值.由于谱元法在频率一波数空间内进行运算,因此还可方便导入材料黏弹性模型,以考察结构的流变属性.     

多年冻土地区沥青路面结构响应分析

采用ABAQUS软件进行了多年冻土地区不同沥青路面结构响应分析.分析结果表明,路基融沉深度决定了路面位移的大小,路面结构形式对路面位移影响不大,而路面基层底部拉应力主要受路面结构形式影响.随着融沉深度增加,路面位移显著增加.级配碎石基层路面层底拉应力最小,沥青稳定基层路面层底拉应力与其相当,而半刚性基层路面层底拉应力最大.考虑到级配碎石基层的强透水性、低抵抗重载交通能力等缺点,提出沥青稳定基层更适合于多年冻土地区.     

沥青路面结构早期破坏的动力特性分析

为了研究沥青路面结构早期破坏问题,采用三维有限元模型模拟沥青路面结构在动载作用下的响应情况,分析了弯沉、应力的变化规律.结果表明:在动载作用下,轮载中心处的弯沉和应力均较静载作用时小,但弯沉值的变化具有显著的波动性,轮载中心以外的其他任何点的弯沉值均可能出现大于静载作用时的弯沉;结构层表面拉应力和压应力交错出现,上面层的轮载边缘附近所产生的拉应力数值相对静载明显增大,沥青表面极易产生拉裂破坏, 与规范所规定的拉应力验算点有一定差异.建议在拉应力验算时,增加车轮边缘附近验算点,以保证路面结构表面不产生开裂破坏.     

单周期荷载作用下纤维沥青路面的动态响应

为了研究动荷载作用下纤维沥青路面的响应,基于弹性理论,应用有限元方法分析单周期动荷载作用下,不同的荷载作用时间、路面体阻尼比、土基模量和加载方式对不同纤维沥青路面结构的路表最大弯沉的影响规律.对于不同纤维沥青路面结构:不同荷载作用时间下,路面的动静态弯沉差值基本接近;随着路面体阻尼比的逐渐增加,路面的动态弯沉逐渐减小,但减小率和到达最大动弯沉对应的时间基本接近;随着土基模量的逐渐增加,路面的动态弯沉逐渐减小,但减小率基本接近;半矩形波荷载比半正弦荷载作用下的路面动态弯沉大,而弯沉差值基本接近.分析表明,在单周期动荷载作用下,纤维的加入提高了路面的整体抗变形能力,但对路面的动态弯沉影响规律基本相同.     

FWD作用下沥青路面动态弯沉数值分析

在有限元原理的基础上,建立了沥青路面动力特性模型,并通过与实测数据进行对比分析验证所建模型的精度,研究了在FWD作用下路面厚度、模量、加载速度对路面动态弯沉的影响.研究结果有助于根据路面结构的动力特点进行路基路面结构设计,同时对分析路面损坏的原因及采取何种预防措施提供参考及依据.     

多自由度结构受冲击时的动力响应

根据有限单元法的基本原理,将工程结构离散化,成为多自由度结构,采用子空间迭代法分析其自振特性,用Wilson-θ法可以计算其动力响应.文中以龙潭河大桥为例,计算了该桥拱顶受横向冲击时的动力响应,并与该桥受横向地震作用时的计算结果进行了比较,两者的变化规律不一致.     

基于FWD的水泥混凝土路面脱空评定方法

利用落锤式弯沉仪(FWD)实测弯沉数据,通过有限元理论分析,建立了水泥混凝土路面脱空评定方法:将板下地基的脱空理解为地基刚度参数的衰弱,由FWD实测缝边的弯沉值及接缝的传荷系数,评定基础的刚度参数,将此刚度参数与无脱空状态(均匀支撑)时的标准值进行比较.通过工程实践,表明此评定方法较为简便实用.     

动荷载下层状黏弹性体超孔隙水压力的求解

为研究水对沥青路面的影响,利用积分变换和传递矩阵的方法推导了FWD动荷载作用下路基路面层状黏弹性体超孔隙水压力轴对称问题的解析解.该方法概念清晰,公式简洁,易于应用.引入F·durbin的方法实现Laplace逆变换的数值方法,求解了层状黏弹性体的时域解.