一致粘弹性人工边界及粘弹性边界单元 被引量：425

1

作者 刘晶波 谷音 杜义欣 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1070-1075,共6页

提出了一致粘弹性人工边界及粘弹性人工边界单元的概念,推导了二维一致粘弹性人工边界单元刚度及阻尼矩阵,并在其基础上使用矩阵等效原理实现了采用普通有限单元模拟的二维粘弹性边界单元。均匀半空间算例与成层半空间算例验证了粘弹性... 提出了一致粘弹性人工边界及粘弹性人工边界单元的概念,推导了二维一致粘弹性人工边界单元刚度及阻尼矩阵,并在其基础上使用矩阵等效原理实现了采用普通有限单元模拟的二维粘弹性边界单元。均匀半空间算例与成层半空间算例验证了粘弹性边界单元具有与集中粘弹性人工边界相同的精度,并且实施更为简便。 展开更多

关键词 粘弹性人工边界 人工边界单元 有限元 成层半空间 结构-地基动力相互作用

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三维一致粘弹性人工边界及等效粘弹性边界单元 被引量：318

2

作者 谷音 刘晶波 杜义欣 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2007年第12期31-37,共7页

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及阻尼矩阵,利用单元矩阵等效原理采用普通有限单元构造了等效粘弹性边界单元来模拟三维粘弹性边界。均匀半空间算例与成层半空间算例证明三维粘弹性边界单元具有与集中粘弹... 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及阻尼矩阵,利用单元矩阵等效原理采用普通有限单元构造了等效粘弹性边界单元来模拟三维粘弹性边界。均匀半空间算例与成层半空间算例证明三维粘弹性边界单元具有与集中粘弹性人工边界相近的精度,并且施加更为简便。 展开更多

关键词 波动 粘弹性人工边界 三维有限元模型 人工边界单元 成层半空间 结构-地基动力相互作用

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基于无厚度Goodman单元的粘弹性人工边界模拟 被引量：4

3

作者 罗佩 刘国明 +1 位作者 王文君 徐辰奎 《福州大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2016年第1期104-109,共6页

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,... 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. 展开更多

关键词 粘弹性人工边界 无厚度Goodman单元 人工边界单元 动力计算

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ABAQUS岩土动力分析的静-动力统一人工边界研究 被引量：9

4

作者 左得奇 蒋良潍 +2 位作者 骆达 杜美玲 葛学军 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2022年第2期201-211,共11页

岩土动力学分析结果可靠性受人工边界条件及动力作用输入方式影响。在剖析ABAQUS无限元静、动力理论基础上,结合二维简单水平地基模型,研究了无限元边界生成初始地应力的计算精度及其改进方法,提出了综合考虑内、外源振动问题的改进静-... 岩土动力学分析结果可靠性受人工边界条件及动力作用输入方式影响。在剖析ABAQUS无限元静、动力理论基础上,结合二维简单水平地基模型,研究了无限元边界生成初始地应力的计算精度及其改进方法,提出了综合考虑内、外源振动问题的改进静-动力统一人工边界。研究表明:因ABAQUS中无限元缺乏对边界节点力等效约束刚度的校核,其直接应用体力作用下的初始应力计算将产生较大误差继而影响后续结果,需考虑引入有限元静力边界等效节点力加以修正;通过在静、动力计算问题中选取相应的边界等效节点力,改进的无限元静-动力统一人工边界对静力及需要考虑静、动力综合效应的内源、外源问题均具有较好的适用性。 展开更多

关键词 无限元 静-动力统一人工边界 数值模拟 岩土动力分析

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地下结构静-动力分析中的人工边界转换方法研究 被引量：23

5

作者 高峰 赵冯兵 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期165-170,共6页

对同时考虑静力效应和动力效应的地下结构静-动力分析问题,静力分析与动力分析的人工边界转换对动力分析结果有较大的影响。通过对人工边界转换方法边界转换原理的分析,表明以静力分析结果中的应力场为初始条件进行动力分析时,在输入静... 对同时考虑静力效应和动力效应的地下结构静-动力分析问题,静力分析与动力分析的人工边界转换对动力分析结果有较大的影响。通过对人工边界转换方法边界转换原理的分析,表明以静力分析结果中的应力场为初始条件进行动力分析时,在输入静应力场的同时输入引起此应力场的荷载和边界条件,以及去掉边界约束条件的同时施加以相应的约束反力,均可保证模型在动力计算初始时刻为静力平衡状态。提出了一种在动力分析中施加零动力荷载的方法来检验静、动力人工边界转换的误差。算例表明采用粘弹性静-动力统一人工边界及其相应计算方法时,该边界在某些地下结构静力计算中存在较大误差。通过分析,推荐了较为合理的地下结构静-动力分析人工边界转换方法。该方法在人工边界转换时先去掉静力分析的约束,并在施加动力人工边界进入动力分析前将静力分析的荷载、静力场和约束反力一并输入模型。通过算例分析,验证了该方法的合理性。 展开更多

关键词 人工边界转换 静-动力分析 粘弹性边界

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三维一致黏弹性人工边界在城市防洪工程抗震分析中的应用

6

作者 杨洋 刘国明 +1 位作者 江月霞 刘伟民 《中国农村水利水电》 北大核心 2010年第5期105-108,共4页

结合福州市闽江防洪工程,将三维一致黏弹性人工边界及其等效单元应用于该防洪堤及地基的非线性动力分析中,采用El-Centro地震加速度记录作为激励,通过数值计算讨论了不同地基边界条件对防洪堤地震响应的影响。计算结果表明,考虑地基辐... 结合福州市闽江防洪工程,将三维一致黏弹性人工边界及其等效单元应用于该防洪堤及地基的非线性动力分析中,采用El-Centro地震加速度记录作为激励,通过数值计算讨论了不同地基边界条件对防洪堤地震响应的影响。计算结果表明,考虑地基辐射阻尼的影响后,防洪堤的动力响应较固定边界无质量地基情况明显减弱,地基土体的液化范围明显减小并与试验结果吻合良好,计算精度进一步提高。研究成果可为类似工程的抗震分析提供参考。 展开更多

关键词 动力响应 堤防工程 粘弹性人工边界 等效单元 液化

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地下结构地震破坏静-动力耦合模拟研究 被引量：19

7

作者 王苏 路德春 杜修力 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期3483-3488,共6页

地下结构地震破坏过程模拟是研究地下结构抗震性能的有效手段,通过人工边界条件设置将围岩土体的自重应力作为动力响应模拟的初始状态,实现了地下结构地震响应静-动力耦合数值模拟。基于有限元分析软件ABAQUS,将极限剪应变作为破坏标准... 地下结构地震破坏过程模拟是研究地下结构抗震性能的有效手段,通过人工边界条件设置将围岩土体的自重应力作为动力响应模拟的初始状态,实现了地下结构地震响应静-动力耦合数值模拟。基于有限元分析软件ABAQUS,将极限剪应变作为破坏标准,采用生死单元法模拟了地下结构的地震破坏过程,通过结构埋深考虑了初始地应力对地下结构抗震性能的影响。模拟结果表明,地下结构的抗震性能存在一个最不利埋深,即最容易地震破坏的埋深,当结构的埋深超过最不利埋深时,结构的极限抗震能力增强,若结构产生地震破坏,则结构埋深越深即初始地应力越高其破坏程度也越强。 展开更多

关键词 地下结构 人工边界 静-动力耦合模拟 地震破坏 生死单元

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结构-地基系统静-动力联合分析模型 被引量：4

8

作者 王峥峥 高波 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期165-170,共6页

以有限区域模拟无限区域的动力计算必须考虑边界上波的传播效应,应不使波在边界上发生反射再返回到计算域中,并且应考虑初始静力场对其动力反应的影响。因此,基于无限元的静、动力特性提出静-动力统一无限元,通过算例验证无限元静-动力... 以有限区域模拟无限区域的动力计算必须考虑边界上波的传播效应,应不使波在边界上发生反射再返回到计算域中,并且应考虑初始静力场对其动力反应的影响。因此,基于无限元的静、动力特性提出静-动力统一无限元,通过算例验证无限元静-动力统一人工边界在静-动力联合分析模型中的精度和稳定性。结果表明:无限元静-动力统一人工边界在静力、动力及静-动力联合分析模型中具有很高的精度和良好的稳定性,突破了传统动力人工边界不能兼顾静力效应的局限。 展开更多

关键词 结构-地基系统 静-动力分析模型 无限元统一边界 有限元 人工边界

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考虑水平及竖向地震影响的盾构隧道动力分析及Pushover方法研究 被引量：2

9

作者 谷音 朱清 +1 位作者 钟华 卓卫东 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2017年第S1期44-51,共8页

为了研究竖向地震对盾构隧道的影响,并得到考虑竖向地震影响的简化静力计算方法,基于静动力统一粘弹性人工边界单元,分别建立了包含周围地基土-盾构隧道结构体系的二维非线性有限元动力和静力模型,研究了地铁隧道结构的地震反应特性,对... 为了研究竖向地震对盾构隧道的影响,并得到考虑竖向地震影响的简化静力计算方法,基于静动力统一粘弹性人工边界单元,分别建立了包含周围地基土-盾构隧道结构体系的二维非线性有限元动力和静力模型,研究了地铁隧道结构的地震反应特性,对比了仅考虑水平地震和同时考虑竖向地震输入情况下,盾构隧道的动力反应,分析了竖向地震对盾构隧道的动力性能的影响,可以看出,竖向地震对地下盾构隧道影响较大,应考虑竖向地震影响,并提出一些抗震措施建议.通过静力计算模型,基于一维动力模型输入水平地震和竖向地震波作用,获得土层的分布形式,得到一维场地反应计算目标位移,研究了考虑水平及竖向输入的静力推倒的弹塑性方法(Pushover分析)的加载模式,并采用竖向均布的体力模拟竖向地震动,与动力时程计算结果进行对比研究,讨论了考虑竖向Pushover方法的适用性,提出了考虑竖向地震荷载的静力简化方法,采用倾斜度作为抗震性能指标,并讨论了隧道结构的地震破坏准则。 展开更多

关键词 盾构隧道 竖向地震反应 PUSHOVER分析 加载模式 粘弹性静动力统一人工边界单元

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开放系统非线性动力反应分析的一种算法 被引量：5

10

作者 廖维张 杜修力 +1 位作者 赵密 李立云 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期115-119,共5页

由于考虑非线性因素影响,动力荷载作用下地下结构反应分析中需将静力反应作为其初始条件．由于透射人工边界、黏性人工边界等局部人工边界条件存在零频限制问题,不能将静力反应的初始条件直接用于这类人工边界条件模拟的动力系统分析中... 由于考虑非线性因素影响,动力荷载作用下地下结构反应分析中需将静力反应作为其初始条件．由于透射人工边界、黏性人工边界等局部人工边界条件存在零频限制问题,不能将静力反应的初始条件直接用于这类人工边界条件模拟的动力系统分析中．以往求解静力问题时采用固定边界,再将由此产生的反力作为边界约束力用于动力分析,造成了静、动力分析模型的边界条件不统一．本文将无零频限制的黏弹性人工边界用于动力荷载作用下的地下结构非线性动力反应分析,实现了此类问题在静、动力分析时边界条件的统一性,并以爆炸荷载作用下地下结构的反应分析为例在大型通用显式有限元程序LS-DYNA中实现了这一算法． 展开更多

关键词 地下结构 动力反应 边界条件 静动力统一人工边界算法

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考虑水-土-桥梁动力相互作用的大跨桥梁地震反应分析 被引量：5

11

作者 谷音 林颖清 黄志杨 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期84-93,共10页

为了研究地震动作用下动水压力对深水桥梁的影响,基于局部动力人工边界、流体边界及流固耦合理论方法建立了水-土-单桩整体模型,通过水平地震作用下的动力时程反应分析,同简化的Morison方程法模拟方式及无水模型进行对比分析,研究考虑... 为了研究地震动作用下动水压力对深水桥梁的影响,基于局部动力人工边界、流体边界及流固耦合理论方法建立了水-土-单桩整体模型,通过水平地震作用下的动力时程反应分析,同简化的Morison方程法模拟方式及无水模型进行对比分析,研究考虑桩土作用前提下工程简化方法和考虑流固耦合的整体方法的差异,以及桩土作用下动水压力对单桩结构动力反应的影响。在此基础上,以某跨海大跨连续刚构桥为背景,首次建立了水-土-桥梁系统的整体动力有限元模型,研究水-土-桥梁系统的地震动力反应,分析了桥梁各构件的内力幅值和分布规律,并与未考虑动水作用下的桥梁结构进行对比,分析了动水压力对深水桥梁的地震反应的影响规律。结果表明,动水作用受地震波频率影响较大,但规律相近,相同外部环境下,由于上部结构和桩土相互作用的不同,动水压力对单桩的影响大于大跨桥梁桩基础的影响。对于大跨桥梁,动水作用对处于水中桩基础的影响较大,水中部分的桩基础内力增幅最大,对水位以上的桥墩影响稍小,考虑动水作用后主梁轴力增加,弯矩减小。 展开更多

关键词 桥梁结构地震反应 动水压力 水-土动力相互作用 流固耦合 粘弹性人工边界单元 流体边界

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DDA方法中的人工边界问题研究 被引量：7

12

作者 付晓东 盛谦 张勇慧 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期986-993,共8页

数值分析中的人工边界可能会引入虚假的反射波,不可避免地影响求解,针对非连续变形分析(DDA)方法中的人工边界问题,首先,基于Newmark法推导黏性边界、黏弹性边界对DDA方程组的贡献;其次,为更好地解决地震等外源入射问题,在DDA中引入了... 数值分析中的人工边界可能会引入虚假的反射波,不可避免地影响求解,针对非连续变形分析(DDA)方法中的人工边界问题,首先,基于Newmark法推导黏性边界、黏弹性边界对DDA方程组的贡献;其次,为更好地解决地震等外源入射问题,在DDA中引入了自由场边界;最后,为保证静、动力分析过程转换时边界的一致性,在DDA中实现静动力统一边界。利用改进后的DDA程序进行算例分析,结果表明:各人工边界理论在DDA程序实施正确;黏性边界能高效地吸收人工边界处的反射波,黏弹性边界可以反映介质的弹性恢复能力;与黏性边界相比,两侧施加自由场边界模拟无限域运动可以减少边界的影响;引入统一人工边界的DDA可以完整地模拟静、动力计算全过程。 展开更多

关键词 数值分析 非连续变形分析 人工边界 黏性边界 黏弹性边界 自由场边界 静动力统一边界

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移动荷载作用下高速铁路路基动应力的空间分布 被引量：21

13

作者 薛富春 张建民 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期86-91,共6页

以设计度速350km/h的高速铁路为研究对象,建立轨道-路基-地基大系统的全尺寸精细化非线性真三维数值分析模型,考虑底座板底面和基床表层表面之间的接触状态非线性、路基土和地基土的材料非线性,模拟路基和轨道系统的施工过程和8列编组的... 以设计度速350km/h的高速铁路为研究对象,建立轨道-路基-地基大系统的全尺寸精细化非线性真三维数值分析模型,考虑底座板底面和基床表层表面之间的接触状态非线性、路基土和地基土的材料非线性,模拟路基和轨道系统的施工过程和8列编组的CRH3型动车组的运行过程,开展大规模计算揭示移动荷载作用下路基内部动应力的空间分布规律。计算结果表明,在荷载的移动过程中,动应力具有时空瞬变特性;沿路基断面横向,从轨道板底面到底座板底面,竖向动应力波动较大,基床表层底面及以下波动很小,可视为均匀分布;沿深度方向,不同时刻的竖向动应力分布规律相似,但数值大小有所差别;沿线路纵向、竖向动应力峰值出现的位置与该时刻荷载作用位置相对应;与20%、10%、5%竖向自重应力相等的竖向动应力深度分别为轨道板顶面以下约1.6、2.8、3.8m,相邻荷载的叠加效应影响深度为轨道板顶面以下约7.6m。 展开更多

关键词 高速铁路 移动荷载 三维黏弹性静-动力统一人工边界 叠加效应 影响深度

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地震区棚洞合理结构形式的研究 被引量：6

14

作者 伍臣宇 高峰 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第1期27-31,共5页

以傍山隧道为研究对象,计算了地震动作用下不同结构形式棚洞的主应力和位移。采用大型有限元软件AN-SYS对棚洞进行了地震反应分析,根据D-P屈服准则,利用静-动力统一人工边界建立边界条件。研究表明:半拱斜柱式棚洞比半拱直柱式棚洞的抗... 以傍山隧道为研究对象,计算了地震动作用下不同结构形式棚洞的主应力和位移。采用大型有限元软件AN-SYS对棚洞进行了地震反应分析,根据D-P屈服准则,利用静-动力统一人工边界建立边界条件。研究表明:半拱斜柱式棚洞比半拱直柱式棚洞的抗震性能更优越;拱式棚洞比柱式棚洞抗震性能更好;柱式棚洞柱与横梁的连接形式不同而应力分布规律发生变化;地震时,洞顶回填土与边坡的交界面可能产生滑动。 展开更多

关键词 棚洞 地震 有限元 静-动力统一人工边界 合理结构

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考虑桩-土-结构动力相互作用的输电塔地震反应分析 被引量：20

15

作者 徐静 李宏男 +1 位作者 李钢 黄连壮 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2009年第9期24-29,共6页

提出了考虑桩-土-结构动力相互作用的输电塔地震反应分析方法。通过采用粘弹性人工边界模拟土体边界,用改进的Goodman单元模拟桩-土接触面,建立了桩-土-输电塔体系相互作用模型。以一具体输电塔为例,在四种不同的场地条件下,对桩-土-输... 提出了考虑桩-土-结构动力相互作用的输电塔地震反应分析方法。通过采用粘弹性人工边界模拟土体边界,用改进的Goodman单元模拟桩-土接触面,建立了桩-土-输电塔体系相互作用模型。以一具体输电塔为例,在四种不同的场地条件下,对桩-土-输电塔体系在地震作用下的动力反应进行分析,并与不考虑桩-土-结构动力相互作用的计算结果进行对比。结果表明:在软土及中软场地,考虑相互作用计算出的塔体位移和构件应力均大于不考虑相互作用的计算结果;在中硬及硬土场地,二者区别不大。建议在软土和中软场地,进行输电塔抗震设计应充分考虑桩-土-结构的动力相互作用。 展开更多

关键词 桩-土-结构动力相互作用 桩-土-输电塔体系 粘弹性人工边界 Goodman单元 动力反应

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