复合地基上圆形基础板样条有限元—无限元耦合分析

根据圆柱体本坐标的极点条件构造了两组合适的位移函数,分别表下圆板－板下地基与外围土的位移,使在任意载下圆心处的应力应变不再奇异,并根据复合地基的特点,提出了将桩－土模拟成各向性体,计算圆板应力和变表的方法,并给出了算例。     

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。     

饱和粘弹性土层中空心圆柱桩的轴对称竖向振动

考虑桩的径向变形以及饱和土层对桩的径向力作用, 分别将空心圆柱桩和饱和土层视为单相弹性介质和饱和粘弹性介质. 基于弹性动力理论及不可压饱和多孔介质理论, 研究了饱和粘弹性土层中端承弹性空心圆柱桩竖向振动的动力特性. 利用Helmholtz 分解和变量分离法, 在频率域得到了空心圆柱桩竖向稳态振动的轴对称解析解以及桩头复刚度的解析表达式,给出了空心圆柱桩桩头动刚度因子和等效阻尼随激励频率的响应曲线, 数值考察了饱和土和桩的材料、几何等参数对桩头动刚度因子和等效阻尼的影响. 研究结果表明, 虽然空心圆柱桩精确轴对称解析解的桩头静刚度与经典Euler 杆模型桩的桩头静刚度几乎相等, 但其桩头动刚度因子和等效阻尼存在较大区别, 并且空心圆柱桩的内外径比(即桩壁厚比) 会对桩头动刚度因子和等效阻尼特性产生显著的影响. 因此, 经典Euler 杆模型桩的适用范围具有一定局限性, 应采用轴对称模型进行更加精确的分析.     

饱和地基竖向振动的衰减特性

基于第一作者提出的弹性波动方程 ,研究了匀质弹性饱和地基的 Lamb问题 .考虑线源和点源两种情形 ,通过 Fourier变换和 Hankel变换 ,导出了 Lamb问题的积分形式解 .通过算例研究了该积分形式解数值实施的可行性 ,给出了地基表面竖向位移的衰减曲线 ,并由此考察了土的渗透性以及激振频率对它的影响     

双向映射无限元模拟半无限弹性地基

用映射函数将无限域从ξ，η两个方面进行映射，撮三节点双向映射无限元模型及相应算式。为模拟工程上的无限域问题提供了一途径。     

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。     

单桩复合地基上块体振动速度导纳的灵敏度特性

简要分析了当前复合地基动测技术的不足,提出了用单桩复合地基上块体的竖向振动速度导纳曲线检测桩-土体系工程性状的机械导纳法．文中应用轴对称有限元-无限元耦合解,较系统地分析了块体速度导纳及其关于桩身弹性模量的灵敏度特性,包括地基土剪切波速、桩长和桩身缺陷的影响规律,对进一步完善复合地基动测技术以及用复合地基作动力机器基础时的优化设计具有重要的指导意义．     

基于有限元-无限元耦合的2.5D直流电阻率数值模拟

为了解决传统有限元截断边界所引起的问题,提出一种新的2.5D直流电阻率有限元-无限元耦合数值模拟方法。首先推导无限元2.5D单元映射函数,然后提出一种无限元形函数,将其与传统有限元相结合,取代传统的混合边界,使得电位在无限域内连续并在无限远处衰减为0 V,最终形成的刚度矩阵稀疏对称并与场源位置无关。研究结果表明:在相同的网格剖分下,有限元无限元耦合方法比传统有限元法能够在边界测点处得到更高的计算精度,能够在较小的计算范围内得到更优的计算结果,从而有利于减少节点数,提高计算速度;由于系数矩阵不随场源位置改变,有利于加速反演计算。     

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．     

饱和土中变截面大直径桩纵向振动理论解和数值解对比分析

基于饱和多孔介质理论,对饱和土中变截面大直径桩的纵向振动特性进行研究。首先根据饱和土动力控制方程,得出大直径桩侧土体复刚度,桩底采用黏弹性支承,再将桩身按变截面分段,采用能考虑横向惯性效应的Rayleigh-Love杆模型建立大直径桩的动力方程。结合初始条件、边界条件和连续条件,利用阻抗递推法求解变截面大直径桩-土动力方程耦合方程得出桩顶频域解析解,通过卷积定理和逆傅里叶变换得出桩顶速度时域半解析解。然后利用ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型,将数值解和理论解在桩身存在软硬夹层、变截面以及变截面段桩的长度和位置变化等情况进行了对比分析,利用数值计算解验证了理论计算模型的正确性。     

两相多孔介质动力问题的混合有限元及其解法

针对基于混合物理论的流体饱和两相多孔质模型,采用Ｇａｌｅｒｋｉｎ加权残值有限元方法导出基于ｕ＾Ｓ－ｕ＾Ｆ－ｐ３个变量的混合有限元动力平衡方程。这种方法克服了 限元方法选择恰当的罚参数的困难,且计算得到的压力分布的精度高于罚有限元方法。由分片试验得出节点压力插值函数的阶须高于固体相节点位移插值函数的阶的重要结论。     

直线电机饱和涡流场的边界元分析

本文用边界元法计算了直线电机副边中的饱和涡流场。通过变量的变换将带有运动电势项的涡流方程转抉为亥姆霍兹方程,并很好地解决了变换后运动媒质与静止媒质矩阵间的连接问题。提出了将媒质中由饱和引起的体电流密度化为等效面电流密度的计算方法。一台直线电机的计算结果同试制样机试验的结果相比基本吻合,证明文中提出的等效概念、数学模型和处理方法以及推导的一系列边界元计算公式是正确的。     

基于多孔介质理论的非均质饱和土中单桩的纵向振动

为了考虑桩周土体沿径向的非均质特性,将桩周饱和土划分为内域饱和土和外域饱和土两部分,运用多孔介质理论和桩基动力学理论建立径向非均质饱和土-桩动力相互作用模型.在此基础上,利用Novak平面假定和数学物理方法并考虑桩-土系统的连续性条件和边界条件,求解了非均质饱和土中单桩的纵向振动,并得到了桩顶的复刚度.通过数值算例考察了内、外域饱和土力学性质的差异对单桩纵向振动的影响.研究表明,桩周饱和土弱化范围内、外域剪切模量比和密度比对桩纵向振动影响较大,而内、外域液固耦合系数的差异几乎没有影响.     

立式车床工作台导轨的接触变形及应力计算的有限元法

本文在对立式车床工作台导轨的受力分析的基础上，通过实例介绍了有限元法在计算工作台导轨产生最大接触变形和最大接触应力值及其位置上的应用。     

均质样条边界元列式方法

采用样条插值函数将均匀介质的边界积分方程离散为代数方程组。通过对均质样条边界元列式方法的改进,最终使总体系数矩阵成为带宽很窄的条带阵,提高了计算精度和解题效率,为在较普及的微机上实现运算奠定了基础。     

求解旋转板、壳振动问题的半解析有限元分析

根据小变形弹性理论,用有限棱柱法解决了旋转板、壳自由振动的问题·通过分析旋转板、壳被分成若干个半解析的环形棱柱单元,位移函数采用环向为解析的三角级数而径向和轴向为离散的插值函数,推导出刚度和质量矩阵,计算了板、壳实例,并与实验值作了对比,得到了很好的结果     

深海采矿扬矿管的纵向振动分析

为研究深海采矿系统扬矿管的纵向振动规律,通过振动理论建立了扬矿管的纵向振动的偏微分方程,并对该方程进行求解,得到了扬矿管的固有频率、振型函数以及振动响应函数的理论解。随后用MATLAB进行仿真,从扬矿管上选取3个不同位置,分别绘制了有阻尼系统响应和无阻尼系统响应时绝对位移与相对位移随时间的变化曲线。在此基础上,对扬矿管的轴向应力进行研究。结果表明:两种情况下,扬矿管振幅随着水深的增加而增加,在3 000 m以后的振动幅值变化很小,有阻尼系统响应的变化规律类似于简谐运动;且在扬矿管顶端,有阻尼系统响应时所受的轴向应力要比无阻尼时的轴向应力减少25.5%,在大部分时刻,轴向应力随着深度的增加而减少。