计算机模拟人工录入,地震动输入及动力人工边界的数值模拟方法研究
摘要:
在高層,高壩,核電站等重大復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)的動(dòng)力相應(yīng)分析中,波動(dòng)能量向無限域地基的逸散影響是顯著的.以往,由于此類問題的求解規(guī)模巨大,且包含多種介質(zhì)的耦合,材料的非線性及接觸面的高度非線性,需要高效的數(shù)值分析方法才能解決這些問題.近年來,人們發(fā)現(xiàn)將顯式有限元結(jié)合局部人工邊界的方法很適宜求解這類復(fù)雜的近場波動(dòng)問題,因而,局部人工邊界的研究和發(fā)展受到了各界的關(guān)注.本文主要圍繞黏彈性人工邊界做了相應(yīng)的研究,獲得了一些有參考價(jià)值的認(rèn)識(shí). 1,從重大結(jié)構(gòu)時(shí)程分析需要出發(fā),選定具有均勻分布的隨機(jī)相角余弦函數(shù)作為數(shù)學(xué)模型來合成需要的地震波.它不僅能滿足地震波的三要素,而且與現(xiàn)行規(guī)范的反應(yīng)譜方法相銜接.本文根據(jù)提出的數(shù)學(xué)模型編制了相應(yīng)的計(jì)算程序,實(shí)現(xiàn)了地震波的擬合. 2,人工地震波雖然采用了數(shù)字濾波校正,有效地糾正加速度時(shí)程的零線漂移,但由于加速度時(shí)程合成計(jì)算過程中,一些長周期分量仍會(huì)殘留下來,盡管它們不會(huì)導(dǎo)致加速度時(shí)程的漂移,但是卻會(huì)對(duì)積分后的位移時(shí)程產(chǎn)生嚴(yán)重的漂移.本文采用最小二乘法編制了一套精度較高的地震動(dòng)時(shí)程曲線時(shí)域校正的程序,滿足了工程計(jì)算的需要. 3,考慮到結(jié)構(gòu)造成的破壞和地基內(nèi)液化的發(fā)生主要由剪切波引起,通常將自由場地簡化為水平成層半空間模型.目前,自由場地地震反應(yīng)分析的方法比較多,例如集中質(zhì)量模型法,一維波動(dòng)理論方法,層元法等.本文中使用集中質(zhì)量模型和一維波動(dòng)原理方法進(jìn)行了自由場地地震反應(yīng)計(jì)算. 4,針對(duì)LS-DYNA程序中提供的non—reflection boundary做二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)黏彈性人工邊界,通過兩個(gè)典型算例進(jìn)行了精度驗(yàn)證.其精度完全滿足工程計(jì)算的需要,且低頻穩(wěn)定性好于多階透射邊界. 5,將黏彈性人工邊界結(jié)合顯式有限元,進(jìn)行了拱壩地震動(dòng)力響應(yīng)分析,為類似工程的抗震分析提供了一種新的思路.
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總結(jié)
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