检索结果-内蒙古大学图书馆

工程力学 2019年第1期36卷 88-95页

作者：王丕光赵密李会芳杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

针对水-柱体动力相互作用问题,提出一种用于模拟无限域水体的圆柱形高精度时域人工边界条件。首先,基于三维可压缩水体的波动方程和边界条件,采用分离变量法建立了时空全局的精确人工边界条件;然后,将其动力刚度表示为外域模型和波导模... 详细信息

针对水-柱体动力相互作用问题,提出一种用于模拟无限域水体的圆柱形高精度时域人工边界条件。首先,基于三维可压缩水体的波动方程和边界条件,采用分离变量法建立了时空全局的精确人工边界条件;然后,将其动力刚度表示为外域模型和波导模型人工边界条件动力刚度的嵌套形式;之后,应用时间局部化方法得到时间局部的高精度人工边界条件;最后,离散高精度人工边界条件,并将其与近场有限元方程耦合,形成一种能够采用显式时间积分方法求解的时间二阶常微分方程组。数值算例表明:提出的三维圆柱形高精度人工边界条件精确、高效、稳定。

关键词：地震水-结构相互作用有限元法人工边界条件无限域

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地震作用下水-结构-土动力相互作用分析

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工程力学 2022年第3期39卷 51-63页

作者：赵密苏成坤王丕光王晓静何卫平北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

该文基于ABAQUS建立了地震作用下水-结构-土系统数值模型,分析了地震动水平和竖向作用时在不同水深条件下水-结构、水-土相互作用对结构、土体和水体响应的影响。结果表明,水平地震动作用下水-土相互作用对系统响应的影响远小于水-结构... 详细信息

该文基于ABAQUS建立了地震作用下水-结构-土系统数值模型,分析了地震动水平和竖向作用时在不同水深条件下水-结构、水-土相互作用对结构、土体和水体响应的影响。结果表明,水平地震动作用下水-土相互作用对系统响应的影响远小于水-结构相互作用,且对水、土、结构响应的影响较小,可忽略不计。竖向地震动作用下水-结构相互作用对系统响应的影响远小于水-土相互作用;水-结构相互作用对系统响应影响较小,做理论简化分析时可忽略这一部分,只考虑水-土动力相互作用。

关键词：地震二维结构数值模拟水-结构相互作用水-土相互作用

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地震作用下水--结构相互作用分析方法研究

地震作用下水--结构相互作用分析方法研究

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作者：王晓静北京工业大学

学位级别：博士

随着国民经济的飞速发展，我国已经建成或正在筹划建设一批能源和交通等基础设施工程，如高坝、防波堤、跨海桥梁、海上风电场、海上平台和人工岛礁等。我国地处世界两大主要地震带—欧亚地震带和环太平洋地震带之间，地震活动频繁，历... 详细信息

随着国民经济的飞速发展，我国已经建成或正在筹划建设一批能源和交通等基础设施工程，如高坝、防波堤、跨海桥梁、海上风电场、海上平台和人工岛礁等。我国地处世界两大主要地震带—欧亚地震带和环太平洋地震带之间，地震活动频繁，历史震害惨重。因此，地震作用下水-结构动力相互作用分析方法研究具有重要理论和应用价值。本文的主要研究内容如下:　　1.开展地震作用下二维结构-水相互作用分析方法研究。首先，建立了地震作用下二维结构-可压缩势流水体相互作用的时域整体分析方法，该方法在水中引入竖直直线人工边界截去无限域水体，结构和有限域水体采用有限元法模拟，被截去的无限域水体采用一种时域高精度人工边界条件模拟，该边界条件是基于比例边界有限元法的频域人工边界条件，通过动力刚度连分式展开和辅助变量技术转化为时域人工边界条件。然后，建立了地震作用下二维结构-可压缩势流水体相互作用的频域子结构分析方法，该方法以结构-水交界面（折线或者斜直线）作为人工边界截去全部水体，结构采用有限元法模拟，被截去的无限水体采用基于比例边界有限元法的频域人工边界条件模拟。最后，在刚性结构和不可压缩势流水体条件下，通过曲线拟合，建立了倾斜结构面的动水力附加质量简化公式。　　2.开展地震作用下轴对称柱体-水相互作用分析方法研究，三维问题可以简化为环向解析的竖直面内二维问题。首先，建立了地震作用下轴对称柱体-可压缩势流水体相互作用的时域整体分析方法，该方法在水中引入竖直直线人工边界截去无限域水体，有限域水体采用有限元法模拟，被截去的无限域水体采用一种时域高精度人工边界条件模拟，该边界条件是基于频域解析解，通过有理近似和高阶弹簧-阻尼-质量模型建立的时域人工边界条件。然后，将地震作用下轴对称柱体-可压缩势流水体相互作用的整体模型凝聚成子结构方程，在刚性结构和不可压缩势流水体条件下，通过曲线拟合，建立了圆锥柱体的动水力附加质量简化公式。　　3.开展地震作用下竖向等截面柱体-水相互作用分析方法研究，三维问题可以简化为竖向解析的水平面内二维问题。首先，建立了地震作用下竖向等截面柱体-可压缩势流水体相互作用的频域子结构分析方法，该方法直接沿结构与水的交界面截去无限水域，结构采用梁单元模拟，被截去的无限域水体采用一种基于比例边界有限元法的频域人工边界条件模拟。然后，在刚性结构和不可压缩势流水体条件下，通过曲线拟合，建立了竖向等截面圆端柱体的动水力附加质量简化公式。　　4.开展地震作用下三维倾斜柱体-水相互作用分析方法研究。首先，建立了地震作用下倾斜柱体-可压缩势流水体相互作用的时域整体分析方法，该方法在水中引入圆柱形人工边界截去无限域水体，结构和有限域水体采用有限元法模拟，被截去的无限域水体采用一种时域高精度人工边界条件模拟，该边界条件是基于三维波动问题的解析解，通过动力刚度连分式展开和辅助变量技术建立的时域人工边界条件。然后，将地震作用下倾斜柱体-不可压缩势流水体相互作用的整体模型凝聚成子结构方程，在刚性结构和不可压缩势流水体条件下，通过曲线拟合，建立了倾斜圆柱体的动水力附加质量简化公式。

关键词：水-结构相互作用地震作用时域整体分析

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深水桥墩地震响应研究现状与展望

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交通运输工程学报 2019年第2期19卷 1-13页

作者：赵秋红李晨曦董硕天津大学建筑工程学院天津300350 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300350

分析了地震激励下水-深水桥墩动力相互作用,总结了动水压力作用机理、地震动水压力的计算方法和水-结构动力相互作用分析方法,研究了深水桥墩地震响应特征和影响因素以及水下振动台试验进展,并对比了各国规范中动水压力计算方法。研究... 详细信息

分析了地震激励下水-深水桥墩动力相互作用,总结了动水压力作用机理、地震动水压力的计算方法和水-结构动力相互作用分析方法,研究了深水桥墩地震响应特征和影响因素以及水下振动台试验进展,并对比了各国规范中动水压力计算方法。研究结果表明:动水压力降低桥墩自振频率,增大桥墩地震响应,其影响在桥梁的抗震设计中不可忽略;现有研究采用的桥墩形式较为简化和单一,建议开展更多以桥墩体系、桥梁体系为对象的深水桥梁地震响应研究;对于地震作用下动水压力计算,目前各国规范多基于Morison方程,但对其适用范围尚不明确,应深入研究Morison方程的适用范围、修正方法与准确便捷的地震动水压力计算方法;目前水下振动台试验大多集中在动水压力对桥梁下部墩桩地震响应的影响上,响应大多在弹性范围内,应进一步研究在大震作用下深水桥墩的非线性响应与破坏模式;目前针对深水桥墩在地震和波浪联合作用下的动力响应研究较少,应深入研究在地震、波浪、海流联合作用下深水桥墩与水的相互作用机理;目前缺乏对全桥结构的地震响应研究,应开展深水桥梁全桥分析与多子台水下振动台试验。

关键词：桥梁工程深水桥墩水-结构相互作用地震响应动水压力计算方法水下振动台试验

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水下爆炸作用下基于声学的爆源子结构输入方法

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力学学报 2023年第4期55卷 915-924页

作者：王丕光卢冉冉闫秋实李述涛杜修力北京工业大学城市建设学部北京100124 中国人民解放军军事科学院国防工程研究院北京100036

无限域吸收边界和爆炸波输入是水下爆炸载荷数值模拟的两个关键问题.本文借鉴基于内部子结构的地震波动输入方法和爆源子结构多尺度分析方法,考虑水下爆炸载荷与地震载荷同属于波动问题,提出一种水下爆炸作用下爆源子结构的爆炸波输入方... 详细信息

无限域吸收边界和爆炸波输入是水下爆炸载荷数值模拟的两个关键问题.本文借鉴基于内部子结构的地震波动输入方法和爆源子结构多尺度分析方法,考虑水下爆炸载荷与地震载荷同属于波动问题,提出一种水下爆炸作用下爆源子结构的爆炸波输入方法,该方法首先通过对爆源区域进行水下爆炸波自由场的波场分解,并利用地震波的内部子结构输入方法,将该自由波场运动转换为等效爆炸波输入载荷,从而实现了水下爆炸问题中冲击波的输入;本文采用圆形爆源子结构区域,并采用AUTODYN软件中一维自由场模型计算水下爆炸作用下该区域的自由波场压力时程.进一步,基于连分式近似方法提出了一种模拟无限域水体辐射效应的高精度时域人工边界条件,该吸收边界可设置于离结构和爆源子结构较近处.本文提出的分析方法通过圆形爆源子结构进行水下爆炸载荷的转化,并采用高精度吸收边界大大减少计算区域,既保证了计算精度,又降低了单元数量,具有较高的计算效率和较强的实用性.通过数值算例分析,验证了本文模型与方法的准确性,模拟了水下爆炸作用下的冲击波和气泡脉动阶段测点的压力时程曲线,并研究了圆形结构对水下近场爆炸波散射效应的影响规律.

关键词：水下爆炸爆源子结构人工边界条件水-结构相互作用散射

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地震动水压力对深水桥墩的影响

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北京交通大学学报 2006年第1期30卷 55-58页

作者：高学奎朱晞北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

在Morison方程的基础上,用附加质量考虑水的影响,采用有限元方法来分析深水桥墩的地震响应.通过对实例的分析,认为地震动水压力对深水桥墩的影响是显著的,动水压力的作用使桥墩的地震响应最大值增大了近50%,并得出了影响动水压力的主要... 详细信息

在Morison方程的基础上,用附加质量考虑水的影响,采用有限元方法来分析深水桥墩的地震响应.通过对实例的分析,认为地震动水压力对深水桥墩的影响是显著的,动水压力的作用使桥墩的地震响应最大值增大了近50%,并得出了影响动水压力的主要因素.同时与我国现行抗震规范的计算结果进行了比较分析,认为在抗震设计中是否考虑地震动水压力对桥墩的影响采用相对水深来决定更为合理.

关键词：水-结构相互作用 Morison方程有限元方法地震反应

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地震、波浪作用下水-多柱体相互作用的解析方法研究

地震、波浪作用下水-多柱体相互作用的解析方法研究

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作者：龙彭振北京工业大学

学位级别：硕士

我国近海结构多位于强震活跃区,它们不仅承受着波浪荷载,而且面临着地震的威胁,多数近海结构的下部受力构件由多柱体构成,为了保证结构在施工和使用期间的安全,研究地震或波浪作用下多柱体受荷情况,建立相应的分析方法是十分重要的。目... 详细信息

我国近海结构多位于强震活跃区,它们不仅承受着波浪荷载,而且面临着地震的威胁,多数近海结构的下部受力构件由多柱体构成,为了保证结构在施工和使用期间的安全,研究地震或波浪作用下多柱体受荷情况,建立相应的分析方法是十分重要的。目前近海结构采用的桥墩不仅使用了圆形截面,还包括非圆形截面,如椭圆、圆端等,因此针对多个非圆形截面柱体波浪作用或地震动水力建立相应的理论求解方法是有意义的。针对上述问题,本文提出了一种解析方法,主要研究内容包括:(1)开展波浪或地震作用下水-多个圆柱相互作用解析方法研究,建立了圆柱阵列波浪力和动水力计算公式;通过本文方法和数值方法的对比,验证了所提方法的正确性。波浪力解析方法考虑了波浪入射到柱体后产生的散射波在圆柱体间绕射并继续产生新的散射波;动水力解析方法考虑了柱体运动产生的辐射波在柱间绕射并继续产生新的散射波。(2)开展波浪作用下水-多个椭圆柱体相互作用解析方法研究,建立了椭圆阵列波浪力计算公式。该方法利用马蒂厄函数将椭圆波浪压力公式分离为径向项和角向项,代入到控制方程和边界条件后得到待定参数。该方法考虑了波浪入射到柱体后产生的散射波在柱体间绕射并继续产生新的散射波。(3)开展波浪或地震作用下水-多个任意光滑截面柱体相互作用解析方法研究,建立了任意光滑截面柱体阵列波浪力和动水力计算公式。该方法将贝塞尔函数、汉克尔函数和柱体截面半径函数展开为傅里叶级数,代入波浪力或动水力函数和边界方程中,即可确定波浪力或地震动水力中的待定系数。该方法考虑了波浪或地震作用下柱体产生的散射波在柱体间绕射并继续产生新的散射波。

关键词：水-结构相互作用波浪力地震动水力绕射波浪理论辐射波浪理论

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动力相互作用对跨海连续梁桥地震响应的影响

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防灾科技学院学报 2022年第2期24卷 16-26页

作者：郭婕中铁十四局集团房桥有限公司北京102425

为研究水-结构相互作用和桩-土相互作用对跨海桥梁抗震性能的影响,以某跨海桥梁工程的非通航孔连续梁桥为例开展了结构地震响应分析。基于数值分析软件,建立了桥梁非线性有限元模型,分别通过附加质量和p-y曲线的形式考虑了水-结构相互... 详细信息

为研究水-结构相互作用和桩-土相互作用对跨海桥梁抗震性能的影响,以某跨海桥梁工程的非通航孔连续梁桥为例开展了结构地震响应分析。基于数值分析软件,建立了桥梁非线性有限元模型,分别通过附加质量和p-y曲线的形式考虑了水-结构相互作用和桩-土相互作用。通过对实际参数下桥梁的多种工况的对比分析发现:水-结构相互作用对结构动力特性和动力响应的影响相对较小,对桩基响应的影响比桥墩的大;桩-土相互作用的影响较显著;建议结构抗震分析时同时考虑两者影响。

关键词：水-结构相互作用桩-土相互作用地震响应跨海桥梁

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地震-波浪联合作用下斜拉桥动力响应分析方法研究

地震-波浪联合作用下斜拉桥动力响应分析方法研究

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第二十一届全国现代结构工程学术研讨会

作者：郑庆涛吴堃天津大学建筑工程学院中国民航大学机场学院

针对考虑地震-波浪联合作用的大型跨海斜拉桥数值简化计算方法较为匮乏这一问题,基于ABAQUS大型通用有限元软件,分别利用辐射波浪理论及绕射波浪理论考虑动水压力和波浪力作用,对ABAQUS软件平台进行二次开发,利用ABAQUS软件强大的用户... 详细信息

针对考虑地震-波浪联合作用的大型跨海斜拉桥数值简化计算方法较为匮乏这一问题,基于ABAQUS大型通用有限元软件,分别利用辐射波浪理论及绕射波浪理论考虑动水压力和波浪力作用,对ABAQUS软件平台进行二次开发,利用ABAQUS软件强大的用户程序接口编制了动水压力施加程序,建立了地震-波浪联合作用下深水桥梁动力响应分析方法,对于进一步完善复杂水环境下,大型跨海桥梁地震响应分析方法具有一定的意义。

关键词：辐射波浪理论水-结构相互作用跨海桥梁

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地震-波浪联合作用下斜拉桥动力响应分析方法研究

地震-波浪联合作用下斜拉桥动力响应分析方法研究

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第二十一届现代结构工程学术研讨会

作者：郑庆涛吴堃天津大学建筑工程学院天津300072 中国民航大学机场学院天津300300

针对考虑地震-波浪联合作用的大型跨海斜拉桥数值简化计算方法较为匮乏这一问题，基于ABAQUS大型通用有限元软件，分别利用辐射波浪理论及绕射波浪理论考虑动水压力和波浪力作用，对ABAQUS软件平台进行二次开发，利用ABAQUS软件强大的... 详细信息

针对考虑地震-波浪联合作用的大型跨海斜拉桥数值简化计算方法较为匮乏这一问题，基于ABAQUS大型通用有限元软件，分别利用辐射波浪理论及绕射波浪理论考虑动水压力和波浪力作用，对ABAQUS软件平台进行二次开发，利用ABAQUS软件强大的用户程序接口编制了动水压力施加程序，建立了地震-波浪联合作用下深水桥梁动力响应分析方法，对于进一步完善复杂水环境下，大型跨海桥梁地震响应分析方法具有一定的意义。

关键词：辐射波浪理论水-结构相互作用跨海桥梁

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