基于ABAQUS的粘弹性动力人工边界精确自动施加

粘弹性动力人工边界在结构-地基动力相互作用问题的有限元分析中已得到了广泛的应用,但对于规模较大的复杂计算模型而言,粘弹性动力人工边界的施加存在着前处理工作量浩繁、施加精度不高等问题.为此,基于粘弹性动力人工边界理论及ABAQUS软件平台,提出了粘弹性动力人工边界精确自动施加方法,编制了相关程序并进行了验证.算例将本文方法和通常的近似施加方法进行了对比分析,结果表明,近似施加方法会引起较大计算误差,本文所提出方法的施加简便性、施加精度均优于通常的近似施加方法.     

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.     

明置基础高层建筑风振时层状半空间地基材料阻尼比的研究

利用层状半空间地基上明置基础阻抗函数的简化计算公式,研究了明置基础高层建筑在动力风荷载作用下地基土材料阻尼比的取值范围。计算分析表明风振时层状场地地基土的材料阻尼比很小。一般不超过3％。因此,土一结构相互作用对高层建筑风振响应并不一定有利。对有明置基础的弯剪型钢筋混凝土框架剪力墙高层建筑结构,分别采用粘弹性均质半空间地基模型和层状半空间锥体地基模型,进行了风振响应分析,并将结果进行了对比。结果表明：采用层状半空间锥体地基模型时,一般考虑7层土介质已经可以基本满足要求;选用层状半空间锥体地基模型,结果较精确,但计算量大,而选用粘弹性均质半空间地基模型。偏于保守,但计算简便,精度可以满足工程实际的需要。     

地下结构动力响应分析中人工边界的影响

基于有限元分析方法,运用大型通用软件ANSYS对某地下结构进行了地震载荷下的动力响应分析,分别比较了自由边界、固定边界和粘性边界的精度。当采用固定边界时,计算结果与实际偏差较大,同粘性边界相比,其内力增大了2倍左右;而自由边界与粘性边界相比,计算结果则增大了1.5倍左右。因此,当采用固定边界和自由边界计算时,地下结构的地震响应被过高的估计了;而粘性边界能够使地震波动能量向地基远域逸散,其结果更为准确。     

人工边界法在土石坝动力分析中的应用

在研究各种动力人工边界的基础上根据地震波的不同传播特性,针对土石坝－地基系统,提出：对地基的底边界和侧边界分别施加粘性边界和叠加边界,以消除或减小常规刚性边界上波的反射对动力分析成果的影响,使土石坝动力分析成果更为可靠合理,在应用叠加边界时,通过引入常速度初值的更新而将波的传播限制在较小的边界区域内,使得结构系统的主区域仍能应用非线性有限元方法。这样的处理使得叠加边界方法能够应用于非线性问题的边界     

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%.     

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.     

非均质粘弹性地基动力柔度系数简化分析

应用样条半解析法求解非均质粘弹性地基的动力柔度系数,将地基划分为有限个水平层单元,位移函数表示为一次样条函数与Fourier级数的乘积形式、根据复阻尼理论的Lagrange方程,将问题归结为求解若干次低阶复代数方程,通过数值分析讨论了地基非均质性、介质本身粘性阻尼比等参数对地基响应的影响。所建议的方法是具有良好精度的有效计算方法,可以应用于大型建筑物与复杂地基的动力相互作用分析。     

半无限地基上框架结构动力性态研究

将半无限地基分为远域和近域,分别用超参映射动力无穷元和普通有限元模拟,提出一种上部结构与地基之间的耦合单元,从而建立了该系统的数值分析模型。基于该模型,分析研究了地基远域、地基与结构的弹模比、结构高宽比、以及输入方式对该系统动力特性的影响。计算结果表明：这种影响是明显的。     

考虑人工边界的海底管线地震应力分析

海床动力响应分析一般将管线假定为刚性,没有考虑地震荷载作用下海床边界的等效处理,亦不能合理地考虑海床与管线的相互作用效应.基于Biot动力固结理论建立了海床-管线相互作用的计算模型,利用粘弹性人工边界,以大型有限元软件ADINA为平台对El-Centro地震波作用下的海底管线的动力响应进行分析,重点讨论了成层海床土对海床中孔隙水压力和海底管线内应力的影响.结果表明:海床土性的变化对海底管线的内应力影响不大,而对海底管线周围孔隙水压力的影响很重要.     

基于无厚度Goodman单元的粘弹性人工边界模拟

基于粘弹性人工边界,推导了三维一致粘弹性人工边界单元的刚度矩阵和阻尼矩阵.利用边界单元厚度对计算结果影响不大,引入了一种新的一致粘弹性单元的模拟方法,即无厚度Goodman单元.基于无厚度Goodman单元对一致粘弹性边界单元进行模拟,并通过半无限空间和均匀半空间的算例进行验证.结果表明,使用无厚度Goodman单元实现的一致粘弹性边界单元简单、实用性强,并且可以得到足够的精度.相比于有厚度的边界单元,无厚度Goodman单元符合边界单元无厚度的实际情况,理论完善,且对于可能存在的边界不规则情况适用性强.     

Efficient Procedure for Seismic Analysis of Soil-Structure Interaction System

Introduction Dynamic soil-structure interaction systems have been studied for many years. Under seismic excitations the soil-structure interaction system is infinite, and there exists energy exchange between the superstructure and the foundation[1]. The m…     

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。     

地下爆炸波冲击下隔震连续梁桥动力响应分析

针对地下隧道内意外爆炸所引起的地下爆炸波的冲击作用，对带有摩擦摆支座的隔震连续梁桥进行动力响应分析，同时考虑土与桥墩基础以及桥台之间的动力相互作用．在土-结构动力相互作用分析中，采用有限元、无穷元和梁元等多种数值模型相耦合的方法建立了由地下隧道及其周围包含河道的有限土区、远场半无限土区以及跨越河道的摩擦摆支座连续梁桥等3部分构成的整体计算模型；在摩擦摆支座隔震分析中，提出了连续摩擦力模型以取代库仑摩擦力模型，从而避免跟踪啮合滑移的过渡边界并可减小计算误差．通过数值仿真以及与Lysmer透射边界法和修正阻尼透射边界法的计算结果进行对比分析，验证了所建立的耦合方法的有效性；通过与板式橡胶支座和刚性球铰支座的隔震效果进行对比分析，揭示了摩擦摆支座连续梁桥的顺桥向隔震效果以及不同参数对隔震效果的影响．分析结果为城市地下隧道及桥梁的抗爆设计的理论研究和工程实践提供了重要的参考依据．     

装配式钢筋混凝土管型通道地震响应分析

文章通过沿人工边界设置一系列由弹簧和阻尼器组成的简单物理元件的黏弹性人工边界来模拟无限地基,建立了土-装配式钢筋混凝土管型通道地震动力相互作用的二维有限元模型。利用ANSYS中APDL参数化语言编制了相应的程序,对某装配式钢筋混凝土管型通道进行了地震响应分析,探讨了其动力反应特性及动力响应规律,以期对实际工程建设有所裨益。     

桥梁船撞力计算模型研究进展

桥梁船撞问题是工程设计中必须考虑的课题,为研究桥梁在船舶撞击作用下的动力需求,对国内外相关的研究成果进行了分类总结,将船撞力计算方法分为静力计算方法、动力简化计算方法、高精度有限元计算方法3个方面进行阐述.分析认为,静力计算方法无法详细考虑结构的动力效应,且各类静力计算公式数值差异较大;动力简化计算方法可考虑动力效应,计算效率与精度介于上述3种方法之间;高精度有限元计算方法精度较高,但效率较低,需要计算人员具备较高分析能力,且需耗费极大机时.最后,对这3种方法的使用以及今后需继续研究的内容提出了建议.     

基于人工神经网络的动态联盟制造资源评估方法

在研究了多指标综合评价指标体系的构建与优化理论、Matlab关于人工神经网络的建立和分析了人工神经网络的BP网的优缺点基础上，构建了制造资源评价指标体系：提出应用人工神经网络对制造资源综合评价指标体系进行建模；并用Matlab进行程序编制；形成了基于神经网络的的制造资源综合评价模型和算法。     

时域内三维上下部相互作用结构的非线性分析

通过对动力问题中粘弹性边界和桩土界面的非线性接触的合理描述,提出了一种能有效地开展层状地基中桩(群)-上部结构非线性动力相互作用分析的三维有限元模型.对地震作用下的（桩）基础结构共同作用进行了较全面的场动模拟,认为即使在非强震下,其桩-土间的滑移和开脱非线性共同作用对结构反应影响较大,按其间的一致粘合位移假设并不能有效地对桩承-结构体系的动力上、下部相互作用作出合理的评价.