改进的地基-结构体系有限元

为了更加真实地反映结构-地基体系在地震作用下的内力和变形特征,该文在以往结构-地基的地震反应模型中二维地基模型的基础上,提出了空间三维地基模型,这种三维地基模型同样考虑了底部透射边界理论和侧面捆绑边界理论,通过在不同条件下对三维地基模型的分析,发现与现实理论分析十分吻合,从而证明了这种地基模型的合理性,改进并完善了地基-结构地震反应模型,也为以后的地基模型合理性的分析提供了一定的借鉴意义.     

改进的地基-结构体系上部结构合理性初步分析

文章为了更加真实地反映结构-地基体系在地震作用下的内力和变形特征,在以往结构-地基的地震反应模型中提出的三维空间地基模型的基础上,考虑加上上部刚框架结构,与以往上部四结点平面应力等参单元结构模型模拟上部梁柱构件的不同,采用杆件单元有限元模型.计算表明,上述结构地震反应分析的杆件有限元模型的分析结果与理论分析完全一致,说明了这种模型的合理性,可以进一步应用于结构-地基的动力分析.     

建筑结构动力分析有限元模型

为了正确处理结构—地基动力相互作用 ,改善以往固定边界模型将地震能量全部陷入结构计算模型的不合理状况 ,以框架结构为例提出了建筑结构地震反应分析的有限元模型及其透射边界。模型中采用四结点平面应力等参单元模拟上部框架结构的梁柱构件。地基采用平面应变四结点等参单元离散 ,在地基有限元网格中设置底部透射边界和侧面捆绑边界以考虑结构—地基的动力相互作用。算例表明上述建筑结构地震反应分析的有限元模型给出了合理的结构地震反应 ,可进一步应用于地震时结构几何与材料非线性响应直至结构破坏时的计算机仿真。     

结构-地基相互作用的频域计算模型

基于比例边界有限元法（SBFEM）建立了结构-无限地基相互作用分析的频域透射边界,这种透射边界精确满足Sommerfeld辐射条件.该方法的特点是可以根据精度需要从低阶到高阶逐步递推计算无限域刚度矩阵,应用简单且十分方便.针对文献中比较常用的各种无限地基计算模型的适应性进行了一定的研究分析.结合无限地基上重力坝的地震响应,对无限地基迟滞效应的影响进行了对比分析,由对比结果可以看出考虑无限地基影响时的坝体最大拉应力分布比常用的无质量地基模型的计算结果约小15%;考虑迟滞效应时最大应力计算结果比不考虑迟滞效应时的计算结果增加了约25%.     

周期分布结构-地基系统在竖向传播地震作用下的透射边界模型

结构-地基有限模型中传统的固定（或自由）边界错误地将地震能量全都陷入结构的计算模型,严重影响了结构地震反应的计算精度．为了改善这一不合理状况,该文提出周期分布结构-地基系统在竖向传播地震作用下的透射边界模型,用于处理结构-地基的动力相互作用。在地基有限模型的底面使用阻尼或改进的阻尼透射边界,侧边使用捆绑边界。文中算例表明该透射边界模型不仅有效,而且还能应用于一般结构-地基系统的非线性动力反应分析。     

饱和无限地基动力反应的有限元分析

为分析饱和地基动力反应，讨论了用ｕ－ｐ 格式有限元数值解法。将土视为两相体，考虑水的渗流与土骨架变形的相互影响。引入考虑饱和土两相性情况下的传输边界，用以模拟地基无限性。推导了加入传输边界后的有限元方程，讨论了相应总体方程的无条件稳定交叉求解方法。通过饱和有限厚土层表面受条形简谐荷载作用的算例，对比两种不同的人工边界（自由边界、传输边界），并结合算例讨论了渗透系数对位移和孔压的影响及有限厚土层截止频率的存在和产生机理等有关问题。分析表明当量纲１ 的传输边界距离大于４ 时， 计算精度将满足实用要求； 另外，渗透系数的重要影响也说明了在饱和地基动力计算中考虑渗流的必要性。     

倾斜入射地震下结构-地基的透射边界

为正确反映结构-地基动力相互作用,消除传统固定边界模型将地震能量全部陷入计算模型的不合理现象,该文提出倾斜入射地震下结构-地基动力反应分析的有限元模型及其透射边界.有限元模型由主网格、自由场网格和侧边透射层网格组成,地震以入射平面波形式输入,以入射波运动作为非惯性参考坐标系建立相对运动的动力方程.结构-地基实际反应为相对运动与入射波动之和,算例表明透射边界模型能有效地透射倾斜入射地震下结构-地基动力反应的辐射分量.     

非线性拱坝-地基动力相互作用的 FE-BE-IBE 模型

同时考虑了高拱坝地震反应中的两个重要因素,即拱坝—地基动力相互作用和横缝非线性影响,并采用子结构技术加以实现,在拱坝地震反应分析中较以前有重大改进。由边界元—无限边界元耦合模型得到的地基频域动力刚度通过拟合法转换成时域离散参数,得以与拱坝有限元相耦合并在时域中求解。地震输入采用一种简化模型,在考虑无限地基辐射阻尼的同时避免了地震通过基岩后的人为放大。计算表明地基辐射阻尼对拱坝地震反应有显著影响。     

结构地基相互作用的FE-BE-IBE耦合模型

提出了一种新的频域耦合模型——有限元一边界元－无限边界元（ＦＥ－ＢＥ－ＩＢＥ） 耦合模型，能充分考虑近场土的非均匀性与远场辐射条件，适合于研究复杂地基中地震波 的传播及结构与地基的动力相互作用。它采用无限边界元模拟自由地表，提高了求解的 效率。通过与前人工作的比较，验证了本模型的精确性与经济性。     

结构有限元模型在地震作用下的动力分析

文章提出一种用于框架地震反应分析的有限元模型,该模型将大大改善传统的固定模型中地震波全部陷入上部结构的不合理状况,通过采用fortran结构计算软件newmark-中心差分法计算结构在地震作用下的响应,同时该文上部结构采用的6结点等参平面单元提高了以往4结点单元模型的精度.     

结构-土-结构相互作用体系的动力分析

本文对于放置在弹性半空间上的二维结构-土-结构相互作用体系的动力响应问题进行了分析和研究。在分析过程中,利用边界元法来求解地基土的动力阻抗函数,并在划分边界单元时插入无限长单元,以提高计算结果的精度。通过计算和分析,得到了一些重要结论。最后还给出了不必考虑相邻结构物影响的界限,作为工程上抗震设计时的参考。     

地震作用下建筑结构有限元——透射边界系统的模型

文章提出一种用于建筑结构地震反应分析时透射边界系统的模型，该模型中上部结构采用的是4节点等参单元模拟上部结构的梁柱杆件，在结构一地基有限元模型中，地基侧面采用捆绑边界，地基底部采用改进的阻尼透射边界。通过给定的地震波，对比采用简单阻尼透射边界的建筑结构模型和采用改进阻尼透射边界模型的计算结果，证明该文提出的模型是更有效的。     

高层建筑结构-地基动力互相作用地震反应分析

针对结构与地基体系动力相互作用的影响,改进了高层建筑采用桩筏基础时结构-地基体系动力分析模型;提出了在水平地震作用下定量计算结构振动特性及内力的方法;通过算例分析了考虑结构-地基体系共同作用时,桩基体系动刚度及桩头部位参振土质量的取值变化对结构振动特性及内力的影响,以期定量计算结构振动特性及其内力变化,真实反映结构-地基体系动力相互作用的影响。     

仿生种植牙模型的三维有限元分析与结构优化

目的:研究不同弹性模量和厚度的仿生牙周膜对仿生种植牙模型骨界面应力分布的影响,优化仿生种植牙模型的结构.方法:对仿生种植牙三维有限元模型施加100N的载荷,应用三维有限元方法,分别对6种不同弹性模量和5种不同厚度的仿生牙周膜的仿生种植牙三维有限元模型的骨界面进行应力分析.结果:当仿生牙周膜弹性模量为689MPa、膜厚0.25mm左右时,骨界面上的应力最小且分布均匀.结论:在仿生种植牙模型中,取仿生牙周膜厚为0.25mm、弹性模量为689MPa时,能达到模型的结构优化.     

结构损伤对钢桁梁桥动力性能影响的有限元模型分析

本文以下承式简支钢桁梁桥模型作为研究背景,在分析结构损伤研究方法基础上,通过建立有限元模型,模拟计算结构损伤前、后的固有频率,以固有频率作为特征参数来分析不同损伤位置、不同损伤程度对结构的动力学性能的影响。     

地基中护栏立柱的有限元模型

描述了安装在地基里的护栏立柱实用的有限元模型。立柱一地基相互作用由一列非线性未耦合的弹簧建模。由非线性显示有限元程序LS-DYNA3D分析，通过用弹性摆撞击埋在地基里的立柱测试结果进行比较，结果表明．立柱一地基模型是有效的、切实可行的．并可应用在护栏模型里。     

分布式排水边界下均质地基固结有限元分析

针对地基固结前期排水量大而固结后期排水量小的特点,提出了一个分布式排水的边界条件。在Terzaghi一维固结理论的基础上,利用ABAQUS有限元软件实现了分布式排水边界下的固结模拟计算,分析了排水口间距和排水口大小对地基固结的影响规律,设计出最佳的分布式排水边界布设,进而探讨土体渗透系数和土体厚度对分布式排水边界下均质地基固结的影响。研究结果表明,相比完全排水边界,分布式排水边界虽不能完全满足固结前期的排水需求,但能够很好地满足固结中后期的排水要求,同时对于土体整体固结影响较小,为减少砂垫层的铺设提供了理论依据。     

基于2．5维有限元方法模拟高速列车产生的地基振动

为了研究高速列车运行产生的地基振动,发展了分析移动荷载作用下轨道和地基动力相互作用的2．5维有限元数值方法．通过对沿轨道方向坐标变量的傅里叶变换将三维问题降为二维平面应变问题,进而在垂直轨道的平面内进行有限单元的离散和求解．轨道及其下的道床层被简化成铺设在地基表面的复合欧拉梁,而具有复杂物理力学性质的地基土层则用2．5维四边形等参单元来模拟,两者通过共有节点进行集成．同时开发了频率相关黏壶单元来吸收有限单元区域边界上的外射波,从而模拟列车运行荷载产生的波动从近场有限元分析区域向地基无限远处的散射．通过数值求解得到垂直轨道平面内的振动解,再通过沿轨道方向的波数扩展得到轨道和地基振动的时域响应解．为了验证本文方法的正确性和可靠性,针对均匀半空间表面作用移动点荷载的情况与解析解结果进行了对比．基于轨道一地基动力相互作用分析模型,对低于或超过轨道一地基系统临界速度的列车运行情况进行了数值考察;通过分析可知在软土地基上运行高速列车时有可能进入跨音速状态,从而引起轨道结构和地基的共振．这种共振现象危及高速列车的运行安全,同时会加速轨道线路的破坏．     

三维层状地基动力刚度矩阵连分式算法

复杂层状地基与结构的动力相互作用尚缺乏比较准确而有效的算法.在改进的比例边界有限元方法（SBFEM）得出的三维层状地基动力刚度矩阵控制方程的基础上,将动力刚度矩阵展开为量纲一坐标ξ的级数形式并应用连分式的求解算法进行求解.该方法随连分式的阶数递增而快速收敛,可以显著提高计算效率,同时获得比较好的计算精度.利用改进的SBFEM与有限元耦合成功求解得出三维层状地基动力刚度矩阵.     

非线性结构-地基动力相互作用问题的高效算法

引入等效一致粘弹性人工边界单元及其输入方法,提出了广义坐标变换方法解决非线性结构-地基动力问题分析的高效方法.基于结构非线性动力反应问题算例与结构-地基动力相互作用系统整体算例,探讨了高效算法用于非线性结构-地基动力相互作用问题的可行性,为实现大型结构-地基系统非线性动力反应问题的快速分析奠定了基础.算例表明,作为一种快速数值计算方法,引入广义坐标变换解决强震作用下的结构-地基动力问题十分有效.