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     

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。     

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。     

不同力学边界下变物性梯度功能材料板稳态热应力

用非线性有限元法和辛普生法分析了由ZrO2和Ti-6Al-4V组成的变物性梯度功能材料板在不同力学边界条件下的稳态热应力问题.结果表明:当无限长板只能伸长、不能弯曲时,板内稳态拉应力最大,比无限自由长板时板内最大拉应力增大 6.1倍;当无限长板伸长、弯曲受限时,板内的压应力最大,比无限自由长板时板内最大压应力增大14.9倍;考虑变物性的最大拉应力比常物性减小48.9%,最大压应力比常物性减小39.6%;此外,材料组分形状系数M、对流换热系数和孔隙度的变化对不同力学边界条件下该变物性材料板稳态热应力场的影响显著.此结果为该材料的设计和应用提供了准确的理论计算依据.图4,表1,参8.     

基于坝基散射波衰减影响的重力坝动力响应分析

在有限元模型人工边界上结点的法向和切向分别设置一系列并联的弹簧和阻尼器单元,以考虑基于衰减散射波的无限地基辐射阻尼的影响,利用ANSYS中的APDL参数化设计语言,编写实现黏弹性人工边界的宏文件,对某重力坝-地基系统进行了地震响应分析.研究结果表明:在进行动力响应分析时,与固定边界无质量地基相比,考虑了无限地基的辐射阻尼效应影响后,坝体的动力响应峰值减小了4%~38%,也更加符合工程实际.     

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。     

考虑衰减波特性的透射边界及其实现

针对几何衰减外行波,推导了几何衰减平面波多次透射边界、几何衰减球面波多次透射边界以及2种边界的频域反射系数,与无衰波多次透射边界相比,基于几何衰减波特性的多次透射边界在透射几何衰减外行波时,反射系数最小.通过对有限元分析软件ANSYS进行二次开发,成功地将几何衰减波多次透射边界、无衰波多次透射边界以及粘弹性人工边界嵌入到有限元软件中,由3种人工边界下散射问题的有限元数值算例结果可知:考虑衰减波特性的二阶透射边界计算精度最高.     

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。     

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.     

基于无质量地基模型的重力坝地震响应分析

假设在大坝附近一定范围的地基是线弹性、无质量的、地震激励均匀作用在边界上,采取人工模拟合成地震波,建立无质量地基模型,对龙滩重力坝-地基系统进行了地震响应分析.计算结果表明坝体动力反应一般滞后于地震波,且滞后程度与坝体结构刚度有关,同时,坝体内大部分拉应力均大幅度减小,但坝踵部位的拉应力有所增加,坝上游折坡点附近还有一定的拉应力.与考虑了粘弹性人工边界模型相比,无质量地基模型的动力响应峰值增加了4%~59.8%.     

重力坝地震波动的时域数值分析

传统的重力坝地震响应分析模型未考虑地基辐射阻尼的作用以及波动的不均匀输入.为此,将黏-弹性人工边界条件应用于重力坝地震响应分析中,并基于波场分离技术推导了地震波从底面垂直入射时的重力坝波动输入公式,同时探讨了地基弹性模量对地基辐射阻尼的影响.计算结果表明,黏-弹性边界下的动应力值比固定边界无质量地基下的动应力值小20%~40%,并且地基弹性模量越小,峰值动应力降幅就越大.     

矶头水电站大坝的地震反应分析

采用坝－水－地基系统动力耦合的边界单元法，计算在基底地震加速度情况下的矶头水电站大坝的地震反应．对坝体系统的动力特性、坝面动水压力、坝顶动力放大系数进行分析和计算，并对大坝的动力稳定性进行校核．     

基于ABAQUS的三维粘弹性边界单元及地震动输入方法研究

基于大型通用有限元软件ABAQUS,利用FORTRAN语言编写了适用于粘弹性人工边界的外源波动输入子程序SDAB.FOR.该子程序包含粘弹性边界和加载两部分,粘弹性边界通过子程序UEL结合隐式积分算法定义粘弹性边界单元对整个系统的雅克比矩阵贡献来实现;人工边界上的总波场分解为无局部场地效应影响的自由场与局部场地效应引起的散射场,地震波作用于人工边界的自由场荷载可由设计地震动位移时程和速度时程统一表达,利用描述法向荷载和切向荷载的加载子程序DSLOAD、UTRACLOAD实现,从而可方便实现地震动的有效输入,避免了单独求解自由场.将考虑粘弹性边界条件的外源波动输入和内源地震动输入方法分别应用于某高拱坝的动力响应分析,并与常规无质量地基模型计算结果进行了对比,结果表明,考虑地基辐射阻尼的两种地震动输入方法均会显著降低结构的动力响应,其中采用外源波动输入方法的降幅更大.     

深厚覆盖层上高土石坝的动力反应特性研究

以相同尺度和相同材料的建造在深厚覆盖层上直心墙土石坝和直接建设在基岩上的直心墙土石坝为例，采用二维动力有限元程序对比和分析了强震区两种高土石坝的静应力分布和动力反应的差异。计算结果表明，设计深厚覆盖层上直心墙土石坝时，大坝自身的动力稳定设计标准可直接采用建设在基岩上的直心墙土石坝的设计标准，而静力稳定问题应加强大坝坝脚以及心墙两个底角部的防护。     

辐射阻尼与峡谷自由场分布对拱坝动应力的影响

利用频域边界元－无限边界元与时域有限元在时域内耦合而建立的耦合 模型能够较好地模拟拱坝地基的辐射阻尼，并能考虑峡谷自由场幅值、相位 的空间分布对拱坝动力响应的影响．本文利用该模型分析了谐波作用下拉西 瓦拱坝的动应力，并通过比较计算，研究了上述因素的影响，得到了一些有实 际意义的结论．     

粉煤灰坝非平稳有效应力随机地震反应分析

考虑地震动过程的随机性和非平稳性，考虑粉煤灰动力特性的非线性和 坝内孔隙水压力增长对动剪模的影响，将线性系统非平稳反应的时域模态分 析技术与非线性土结构平稳反应的等价线性化法相结合，对一座实际的粉煤 灰坝进行了有效应力非平稳随机地震反应分析；计算的液化区与模型试验结 果符合良好。     

重力坝-地基-库水体系的动态断裂分析

利用特解边界元法分析了重力坝-地基-库水体系的动态断裂问题,对重力坝坝踵区界面裂缝在地震作用下的应力强度因子变化规律进行了探讨。应力强度因子KI、KII、K0随弹模比的增加而减少,随裂缝长度的增加而增加,地震动水压力对重力坝裂缝影响较大。特解边界元法是计算重力坝-地基-库水体系动断裂分析的有效方法。     

东北两座已建大坝的安全复核与评价

东北太平哨和云峰砼重力坝已分别运行十余年和二十余年，需进行安全检查与评价．本文首先介绍了现场动力试验和自振特性及地震动应力分析结果．对云峰宽缝重力坝进行了抗滑稳定复核，静力和温度应力计算，并研究了基础岩石裂缝、扬压力、上游库区水压力及材料弹模对应力状态的影响。