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。     

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.     

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.     

有限元-界面元混合模型及其应用

推导得出了一个简化过渡界面单元的单元刚度矩阵．采用界面元-有限元的混合模型来模拟三堆土-结构体系，并采用一致边界来模拟波向无穷远城地基的传播作用．然后壕制了一个可用于进行三堆土-结构非线性地震反应分析的程序，并用谊程序对一框架结构进行了考虑土-结构相互作用影响的地震反应分析．最后总结了各种非线性因素和土-结构相互作用效应时结构地震反应的影响规律．图11。参9．     

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。     

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。     

改进的阻尼透射边界

在计算结构动力学中,为了计入结构—地基的相互作用,必须在计算模型中引入透射边界。最方便而又常用的透射边界是简单阻尼边界。在此基础上文章提出了改进的阻尼透射边界。在一般动力反应计算中,改进的阻尼透射边界要比简单阻尼透射边界好     

地震作用下框架结构三维弹塑性反应分析

利用弹塑性有限元理论和ADINA有限元结构分析软件,引入三维梁单元和壳单元,编制了框架结构空间弹塑性地震反应时程分析程序,并建立框架结构空间三维杆系模型,对地震作用下的框架结构进行了弹塑性反应分析,得到了结构的自振周期和顶层水平位移时程曲线.通过振型分析,模拟结果符合建筑物的实际震害,验证了程序的可靠性,表明采用ADINA建立有限元模型进行弹塑性地震反应分析是可行的,并具有较高的精度,为进行建筑结构弹塑性地震反应分析提供了新的手段.     

考虑各向异性的复合地基弹塑性地震反应数值模拟

将工程上常用的柔性桩复合地基加固区和非加固区土体模拟成各向异性体，在复合地基地震反应分析中，引入了横观各向同性弹塑性模型理论，建立了适合于横向各向同性介质的双渐近多向透射边界条件。针对柔性桩复合地基地震反应分析的特点，研制了考虑各向异性的柔性桩复合地基地震反应分析有限元计算程序。在程序中针对不同的材料采用不同的本构关系和不同的单元形式，并采用了关联流动法则和多种屈服准则，可以同时进行复合地基的二维平面应力、平面应变和轴对称问题的静动力数值分析。程序验证和实例计算分析表明，所编制的程序是正确的，在柔性桩合地基地震反应分析中考虑各向异性是必要的。     

土—桩—结构相互作用对巨型框架变形特性的影响

针对某巨型框架,采用动力有限元时程分析方法,通过土体自由场反应及运动相互作用计算,以及对地基刚性假定模型及土—桩—结构相互作用模型的变形特性的分析,得出结论：多遇地震下土体具有放大地震波的作用,而罕遇地震下却出现折减现象;考虑相互作用后,结构顶部相对位移减小,但在底部几层却有放大现象。     

基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网结构参数化研究

提出一种基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网索网结构参数化设计方法,通过ANSYS有限元分析软件对FAST主索网结构进行参数化设计,利用参数化变量对有限元模型进行构建,为使用者提供有限元研究过程,将设定的函数、变量作为软件的输入,选用五轴对称短程线分型方法,主索网结构的网格分割方案包括四边形网格、凯威特网格以及短程线型网格。实验结果表明,短程线型方案最适合FAST主索网结构,侧偏量相对抛物面的可移动距离是无法忽略的,对主索网界面、风荷载与温度荷载进行计算,各项设计参数均符合FAST主索网结构设计要求。     

用局部拟合法自动绘制等值线图

本文介绍了在任意四边形或三角形单元内自动绘制等值线图的局部拟合法。该方法利用各单元节点上已知的物理量值直接构造局部分片曲面。全方位搜索等值点集合。根据等值点处导数值的正负号控制等值线在网格内的游动。     

高速铁路桥梁群桩基础动力阻抗影响因素分析

基础动力阻抗的获取是研究高速铁路桥梁土-结构动力相互作用的关键。本文利用有限元软件ANSYS,对若干影响高速铁路桥梁群桩基础动力阻抗的因素进行了分析。首先,利用ANSYS建立了面向工程计算的桩基础动力阻抗求解模型,并通过将计算结果与薄层法方法进行对比证实了其适用性。其次,基于京津城际线路所在的地质条件和群桩基础的实际情况,分别研究了桩基布置型式、承台埋深、桩身几何特性(长细比)、场地土层分布等因素对高速铁路桥梁群桩基础动力刚度的影响规律,并与各因素对静力刚度的影响规律进行了对比。最后,依据以上研究结果,从动力刚度的角度出发,对既有高速铁路桥梁群桩基础的设计思路进行了若干补充。     

单点配置压电层合结构的优化设计

基于压电层合结构的有限元方程,采用ANSYS的二维四结点四边形压电耦合单元,运用ANSYS/APDL语言,编制了力-电多场有限元优化分析程序(MPFEMP);采用子问题逼近优化和一阶优化算法,对压电片粘贴于结构表面和埋置于结构内部的两类智能梁进行了对比分析,得到了压电片位置和尺寸变化情况下的各种边界条件下的结构最大变形值;比较分析得出的一些结论,对多层智能结构的最优设计和最优形状控制具有一定的参考价值。     

三维 CAD 曲面四边形网格剖分及局部加密技术

利用ＣＡＤ及ＣＡＧＤ系统中三维自由型曲面造型的数学方法,根据曲面上网格剖分的密度要求及曲率变化,先在定义曲面的参数平面域上生成密度可变的全四边形网格,然后利用曲面方程将参数域上的网格映射到曲面上．实现了任意自由型曲面密度可变的全四边形网格剖分．为有限元分析系统与ＣＡＤ几何造型系统的集成提供了一种高效、可靠的前处理手段．输入数据是ＣＡＤ或ＣＡＧＤ系统中曲面的控制顶点或插值边界．该方法运算速度快,效率高,生成单元的质量好．     

基于三角形网格的无量纲最小二乘有限元法及其应用

利用最小二乘有限元法计算二维流体场需要采用四边形网格，而仅采用四边形单元剖分含有角环、圆角和尖角等复杂结构的电力装备二维仿真模型时往往出现网格畸变。为此，本文提出了一种基于三角形网格实现最小二乘有限元的方法，即在三角形剖分网格上再处理得到四边形网格，从而实现最小二乘有限元法计算流体场。为验证所提方法的有效性，论文分别对方腔模型和带有角环等复杂结构的变压器单分区模型进行了数值计算，并分别与规则四边形网格下的最小二乘有限元法和Fluent计算结果进行对比。对比结果表明本文所提出的网格处理方法可以实现含有复杂结构电力装备的二维流体场仿真。     

一种有限元网格自动生成方法

本文在对四边形网格生成方法深入研究的基础上 ,提出了一种适合于金属成形有限元模拟的自动的网格生成法 ,其特点在于网格中的单元尺寸可变化、边界单元质量较高。通过几个应用举例证明了该方法有效且通用     

新型曲面四边形边界元精细后处理方法研究

为了精确计算三维静电场的电场强度和电位分布,提出了新型曲面四边形边界元方法．在该方法中,对模型边界面进行二阶四边形单元剖分,对二阶单元顶点上的节点号重新编号,以单元的顶点为求解点,根据二阶四边形曲面参数方程,结合面积比值法定义的曲面单元顶点的形状函数,计算曲面单元顶点的函数值．与一阶平面四边形边界元相比,新型曲面边界元法在没有增加计算节点的情况下,由于采用更接近实际边界的曲面积分,计算精度将明显提高．但由于边界面采用二阶单元粗略剖分,单元数量相对较少,剖分后的模型较粗糙．虽然顶点节点上的函数值比较精确,但只能以平面线性单元的形式显示,离实际模型边界差别较大．本文就此提出边界元精细后处理方法．在该方法中,对曲面单元两边按一定步长等分,再根据曲面的参数方程把曲面单元精细显示出来．单元上新建节点的函数值可由曲面单元顶点上的函数值和面积比值法定义的形状函数插值得到．最后形成经精细显示后的新型曲面边界元方法．算例表明,经精细显示后边界面比未处理前更接近实际边界．