远域耦合映射无限元在桩-土相互作用中的应用

推导了平面4节点拉氏无限元（4＋2）匹配型式的无限元函数,采用有限元一无限元耦合方法（FEM-IEM）求解了分别遭受轴力、剪力、弯矩等荷载作用形式的单桩．土静力反应计算问题,实现了对无限体的不遗漏计算．对比结果表明：无限元能实现无穷远处位移为0的边界条件,能应用于大范围内的有限域计算,程序实施上较简便;而采用FEM-IEM耦合法免去了边界设置的繁琐,精度也能满足计算要求,计算效率也较高,因而该方法是有效可靠的,能广泛应用于岩土工程领域的数值分析工作中．     

离散元-无限元非线性耦合法

根据变形体动力学方程及模态分解原理,建立了可变形体离散元模型．依照离散元法原理,选用边一边接触模型,推导出相应的理论公式并实现在边界上与无限元的耦合．采用近场土体由离散元模拟,远场土体由无限元模拟,进行土-地下结构相互作用分析．由静力问题的收敛性,验证了计算程序和计算参数选取的正确性,给出了地下结构在地震波作用下的位移反应．     

边界元有限元耦合法解桩土相互作用问题

对于桩、土相互作用问题采用了边界元、有限元的耦合法求解,将桩视为三维弹性体,建立桩在Ｌａｐｌａｃｅ空间的有限元频域方程并进行离散,将土介质视为半无限弹性体,采用半无限域动力基本解在Ｌａｐｌａｃｅ空间建立频域边界积分方程并进行离散,应用桩、土交界面处的们移相容和力的平衡条件,耦合建立代数方程组,求得Ｌａｐｌａｃｅ空间的位移的应力,应用数值反演方法求得时域的解。     

地基基础-坝体体系动力特性及地震反应分析的有限元与无限元耦合法

编制了有限元及有限元—无限元耦合计算程序，利用其分析了广西源口拱坝在有限域及无限域地基下的动力特性与动力响应，并与常规刚性地基下坝体的动力特性、动力响应进行比较，得出结论：1．弹性地基下拱坝自振频率减小、动位移最大值增大；2．耦合分析法具有较高的精度和显著的经济性，是工程应用中值得推广的一种分析方法。     

子域样条有限元与无限元耦合法分析相邻建筑物的相互作用

运用惯性耦合法分析地基上相邻建筑物的相互作用，并将样条有限元法分析直接承受建筑物的桩基和土体，用半解析无限元法分析外围半无限土体。此方法不仅具有输入数据少，计算工作量小，并且避免了人为有限边界的影响。数值计算表明，当两结构相邻较近时，单体与双体在自振特性，尤其在位移、基底总剪力等方面均有差异。     

有限元无限元耦合法求解直立圆柱上的波浪力

采用有限元与无限元耦合法对三维无界域中直立圆柱采受波浪力进行求解。把整个求解区域分为近场与远场，在近场采用有限元法，远场利用形如ｅ＾－（ｒ－ｒ０）／Ｌ．ｅ＾ｉＫ（ｒ－ｒ０）的高减函数，采用用无限元法，此函数符合流体的物理性质。数值算例的结果与理论解吻合，表明该方法有效。     

饱和地基轴对称竖向振动有限元-无限元耦合解

根据饱和土弹性波动方程和波的传播特性,建立了饱和地基轴对称竖向振动问题的一种有限元-无限元耦合解法并编制了计算程序;对可蜕化为单相弹性地基的气饱和土(干土)与渗透性很差的水饱和土地基,应用该方法计算了Lamb问题的地表竖向位移,其结果与既有单相弹性地基的理论解吻合良好．所提出方法可为求解层状饱和地基轴对称动力问题、研究饱和土中单桩复合地基动测技术等提供一种较为简便而可靠的分析手段．     

用有限元-边界元耦合法解轴对称涡流问题

本文采用有限元-边界元耦合法解无限区域中的轴对称涡流问题。边界元法中的基本解是经由Green函数的概念导出。文中计算了一个实例,并与解析解作了比较。     

有限棱柱法在群桩与土相互作用分析中的应用

应用有限棱柱单元法对群桩与土相互作用系统进行了三维弹塑性分析，并以无限棱柱元模拟半无限空间地基土的边界条件。在计算中以理想弹塑性弹簧模拟桩土之间的相互作用，地基土的本构模型采用修正剑桥模型。主要分析了在集中荷载下由４根长桩组成的群桩与土相互作用系统，通过具有不同径距比的群桩系统的计算，得到一组承台中心的荷载－沉降曲线。     

交叉隧道地震反应三维有限元和无限元分析

为了研究交叉隧道地震反应，提出一种三维有限元和无限元的耦合方法。基于有限元与无限元耦合的特点，探讨了三维有限元与无限元的构造方式与网格生成方式，深入分析了耦合方法中有限区域尺寸与无限元中节点位置的选取给计算结果带来的影响，得到了一般情况下有限区域尺寸与无限元中节点的最佳取值范围。     

船桥碰撞中桩土相互作用模拟方式的影响分析

为研究船桥碰撞模拟中的桩土相互作用问题,本文建立了单桩-土-船舶高精度碰撞有限元模型,采用桩底固结、土弹簧以及无反射边界模拟桩土相互作用,并计算了船舶撞击力以及船撞作用下桩基的位移响应。计算结果表明,当桩基固结深度大于5倍桩径时,船舶撞击力趋势与其他模拟方式计算结果区别较大,在撞击过程中撞击力出现卸载现象,说明船舶与桩基之间出现了一次逐渐脱离的状态。无反射边界条件模拟得出的撞击力与结构位移响应均最小,土弹簧计算结果居于固结模拟与无反射边界模拟计算结果之间。通过分析,结构动力响应不仅与最大船撞力、平均船撞力相关,且与船撞力时程持续时间有关,当无详细地质资料时,可采用3倍桩径固结深度对桩底固结,所得动力响应偏安全,可满足工程应用需要。     

桩-土体系相互作用有限元分析

介绍了桩土相互作用的一般分析方法和有限元分析桩土相互作用的方法,就桩土相互作用中荷载传递的几个影响因素进行了模拟试验,得出了桩端土与桩周土的刚度比Eb／Es、桩的长径比L／d、桩端扩径比D／d等3个参数的变化对桩土相互作用荷载传递的影响。     

基于DEM-FEM耦合的滑坡作用下输气管道动力响应分析

油气长输管道输送距离长,途径地形地貌复杂多样,沿途地质灾害频发对油气管道的安全输送造成严重威胁与破坏。本文以联络线输气管道横向滑坡为例,通过离散元与有限元单向耦合方式,对管道进行滑坡作用下的动力响应分析。首先通过EDEM离散元软件模拟滑坡过程中土体颗粒对管道的动态冲击过程,分析在滑坡过程中土体颗粒与管道的接触变化以及受力变化,然后将管道所受最大滑坡推力作为荷载导入ANSYS中,模拟得到在滑坡及内压协同作用下管道的应力和位移分布,最后将模拟结果与线上监测数据进行对比。结果表明：由离散元模拟得到滑坡作用下输气管道受力时程变化曲线,在第3秒管道受到的滑坡推力最大,将其导入有限元中模拟得到滑坡段管道等效应力、剪切应力与位移分布云图,将等效应力与实际监测数据进行对比,计算得到相对误差在7.30%以内,因此表明该模型具有一定的可靠性。     

高速磁浮车-轨耦合系统动态机理与振动响应

对高速磁浮车-轨耦合系统进行动态机理和振动响应研究。首先,对高速磁浮中的各类耦合关系进行建模;其次,分别分析了动态和静态条件下的车-轨耦合作用机理;然后,建立了高速磁浮车-轨耦合动力学有限元模型;最后,对磁浮列车高速通过桥梁时轨道梁、功能件的动力响应和车-轨共振速度进行分析。结果表明：高速运行时车-轨作用频率不同,长时间共振速度下运行时车-轨振动明显增大;若桥梁动力放大系数小于1.2,则基频比最小值为1.16;若桥梁动力放大系数小于1.3,则基频比最小值为1.04。     

3DSPH-SHELL耦合算法在薄壁结构冲击动力响应中的应用

针对薄壁结构在数值模拟过程中易发生网格大变形畸变的问题,基于有限元法和光滑粒子流法提出一种3DSPHSHELL耦合算法,并采用一维应力波传播验证3DSPH-SHELL耦合算法的精度。将其应用到弹性球低速撞击钢板、泰勒杆试验和弹体侵彻钢板试验中,数值模拟结果与理论值和试验结果吻合较好。结果表明:3DSPH-SHELL耦合算法计算精度高且效率高,同时更好地再现局部物理细节,适合模拟薄壁结构冲击问题。     

无限元在坝,水地基系统动力分析中的应用

本文提出一种无限元,通过选用不同的衰减函数,可以分别用于静力场、动力场及各类稳定场问题.文中用无限元模拟了无限地基的弹性及动水压力场的分布规律,计算了紧水滩拱坝的动力特性和动力反应.并和常规的有限元法对比,结果表明:用无限元模拟拱坝的地基和库水能更好地反映坝、水、地基的动力相互作用机理,节省了地基和库水单元,减少了总自由度数,从而缩减了计算机内存、CPU时间和数据准备工作量.本文的无限元在形式上类似于常规的等参数单元,易于在现有的有限元程序中加入无限元子程序段,因此,便于工程技术人员掌握,是一种值得推广为工程实用的有效新单元.     

瑞利波作用下桩土相互作用横向动力响应计算研究

将采用Novak薄层法计算地基土动力阻抗的方法引入到瑞利波作用下桩土横向动力响应分析中,得到了单桩横向动力响应的计算公式.在此计算公式的基础上分析了长径比、桩土刚度比、地基土的泊松比对单桩横向响应的影响.结果显示,泊松比的变化对单桩水平动力响应有影响,桩土刚度比对单桩水平动力响应有较大影响,而桩长对桩底自由的单桩动力响应基本无影响.而且单桩水平动力响应随着频率的增大而减小.     

一类刚柔耦合系统的动力刚化分析

该文对附着在空间运动体上柔性悬臂梁的动力刚化问题进行了研究，采用微元法建立了中心刚体作任意三维运动时梁作横向二雏振动和纵向一维振动的柔性梁动力学方程，此动力学方程计及了动力刚化效应。采用假设模态法对柔性梁进行离散，离散时计及了横向变形对纵向变形的耦合。通过一个仿真算例分析了动力刚化效应对梁变形运动的深刻影响。     

施工中隧道与运输车辆动态耦合的并行计算方法

在隧道施工过程中为准确模拟运输车辆运行时对周围隧道的影响,建立了隧道及运输车辆的三维有限元模型.通过三维动态接触方法模拟轮 轨、轨道 隧道、隧道 土体等的动力相互作用.利用显式非线性有限元法进行数值模拟,分析了运输车辆每节车通过工作井时隧道的动态响应.由于轮轨接触计算十分耗时,在递归坐标二分分区方法(RCB)基础上,结合上海超级计算机曙光5000A高性能计算机的体系结构,设计了基于轮轨接触均衡分区算法(WRCBB).分析并比较了两种并行算法的加速效果.结果表明,对于考虑接触的大型结构动力分析问题,接触均衡的分区方法具有更好的加速比与并行效率.