检索结果-内蒙古大学图书馆

岩土力学 2014年第4期35卷 1164-1172页

作者：陈灯红杜成斌三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002 河海大学工程力学系南京210098

结构-地基动力相互作用是结构地震响应分析及安全评估的一个非常重要课题。基于比例边界有限元法,提出了一种新颖的结构-地基动力相互作用的时域模型,即采用比例边界有限元子域模拟近场有限域部分,采用高阶透射边界模拟远场无限域部分... 详细信息

结构-地基动力相互作用是结构地震响应分析及安全评估的一个非常重要课题。基于比例边界有限元法,提出了一种新颖的结构-地基动力相互作用的时域模型,即采用比例边界有限元子域模拟近场有限域部分,采用高阶透射边界模拟远场无限域部分。通过采用连分式展开和引入辅助变量,有限域的动力方程采用高阶的静力刚度矩阵和质量矩阵表示。高阶透射边界精确满足无限远处的辐射边界条件,具有全局精确、时间局部和收敛速度快等优点。它是基于改进的连分式法求解无限域动力刚度矩阵而建立的,在时域里表示为一阶常微分方程组。通过联立有限域和无限域的运动方程,建立了结构-地基相互作用的标准动力学方程,采用Newmark法可直接求解。3个算例结果表明,该算法在时域里比黏弹性边界更精确、有效。

关键词：比例边界有限元法结构-地基动力相互作用高阶透射边界黏弹性边界时域分析

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结构-地基动力相互作用的实时耦联动力试验

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工程力学 2011年第2期28卷 94-100,185页

作者：汪强王进廷金峰张楚汉清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 中国华能集团公司技术创新中心北京100031

振动台试验中如何考虑无限地基辐射阻尼是结构动力试验中的一个难题。该文采用实时耦联动力试验(RTDHT)方法,在试验系统的数值子结构中引入地基集总参数模型,将地基的数值模型计算与结构的物理模型试验实时耦联,从而实现了考虑结构-地... 详细信息

振动台试验中如何考虑无限地基辐射阻尼是结构动力试验中的一个难题。该文采用实时耦联动力试验(RTDHT)方法,在试验系统的数值子结构中引入地基集总参数模型,将地基的数值模型计算与结构的物理模型试验实时耦联,从而实现了考虑结构-地基动力相互作用(SSI)的结构振动台动力试验。利用该方法,对一个双层结构考虑结构-地基动力相互作用的动力反应问题进行了振动台试验,并对软土地基、硬土地基两种情况下双层结构的加速度反应、层间剪力等进行了分析比较,讨论了结构-地基动力相互作用对结构动力反应的影响。试验结果与远置边界有限元计算的数值精确解进行了对比,结果表明试验具有较高的精度,能够准确反映结构-地基动力相互作用对结构动力反应的影响。基于集总参数模型的实时耦联动力试验是解决振动台试验中无限地基辐射阻尼问题的一个可行的途径。

关键词：结构-地基动力相互作用实时耦联动力试验集总参数模型有限元模型辐射阻尼

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结构-地基动力相互作用时域数值计算模型研究

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地震工程与工程振动 2005年第2期25卷 169-176页

作者：李建波林皋陈健云胡志强大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

完全在时域数值分析范畴内,本文对结构-地基动力相互作用系统运动方程进行了深入推导,给出了统一的基本表达形式,简化可获得目前应用的各类主要时域模型。其中,基于结构-地基交界面的位移协调条件及作用力与反作用力平衡方程,推导了动... 详细信息

完全在时域数值分析范畴内,本文对结构-地基动力相互作用系统运动方程进行了深入推导,给出了统一的基本表达形式,简化可获得目前应用的各类主要时域模型。其中,基于结构-地基交界面的位移协调条件及作用力与反作用力平衡方程,推导了动力相互作用分析子结构法模式的时域基本方程。从结构的一般动力平衡方程出发,推导了相互作用直接法模式的基本平衡方程,并基于有限元模型对两类模式间的等价性条件进行了理论验证。

关键词：结构-地基动力相互作用时域数值分析直接法子结构法系统动力方程

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结构-地基动力相互作用时域数值分析的显-隐式分区异步长递归算法

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岩石力学与工程学报 2007年第12期26卷 2481-2487页

作者：陈健云李建波林皋马秀平大连理工大学海岸与近海国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学土木水利学院工程抗震研究所辽宁大连116024 大连理工大学土木水利学院工程抗震研究所辽宁大连116024

动力相互作用时域数值分析的精度与效率是面向大规模工程问题解决的重要问题.在阻尼溶剂抽取法模拟地基无限域动力性质的基础上,提出并发展了结构-地基动力相互作用时域数值分析的显-隐式分区异步长递归算法,分别在结构、地基分区计算... 详细信息

动力相互作用时域数值分析的精度与效率是面向大规模工程问题解决的重要问题.在阻尼溶剂抽取法模拟地基无限域动力性质的基础上,提出并发展了结构-地基动力相互作用时域数值分析的显-隐式分区异步长递归算法,分别在结构、地基分区计算中进行大步长隐式与小步长显式求解,而且采用预报-校正显式积分与Newmark隐式积分,具有相同的运动量数值积分假定,可自然满足分区交界面位移协调性条件.在满足工程精度要求的条件下,分区异步长显-隐式求解算法使动力相互作用时域数值计算效率较传统小步长显式积分算法得到大幅度提高,可明显促进阻尼溶剂抽取法在大规模工程问题分析中的应用.并就积分时间步长、结构-地基交界面异步长内插格式及位移协调性关系对结构动力响应的影响进行数值对比研究,可为具体计算中的参数选择提供依据.

关键词：基础工程结构-地基动力相互作用分区递归时域算法阻尼溶剂抽取法分区异步长时域数值算法

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结构-地基动力相互作用的时域数值分析方法研究

结构-地基动力相互作用的时域数值分析方法研究

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作者：李建波大连理工大学

学位级别：博士

在水坝、桥梁等大型建筑物的地震响应分析中,结构与半无限地基间的动力相互作用始终是一个重要的研究领域。但由于问题的复杂性,在其数值模拟过程中存在诸多困难,使得动力相互作用分析目前仍多限于频域或时频联合的求解模式,存在许多不... 详细信息

在水坝、桥梁等大型建筑物的地震响应分析中,结构与半无限地基间的动力相互作用始终是一个重要的研究领域。但由于问题的复杂性,在其数值模拟过程中存在诸多困难,使得动力相互作用分析目前仍多限于频域或时频联合的求解模式,存在许多不尽人意之处。其实,从理论发展的角度比较来看:首先,时域数值分析适宜考虑结果破坏阶段的系统非线性力学特征,并能提供结构与地基的瞬时响应,较频域算法结果更具信息完备的特点;其次,子结构分析模式便于单独分析结构与地基两组成因素的动力特征, 分别建立相应的动力计算模型,与直接法需要将结构与地基一体化并建立形式复杂的系统运动方程相比,大大简化了建立系统动力计算模型的复杂度和求解难度。因此可以说, 时域子结构数值求解算法是动力相互作用分析研究的一个重要发展方向。进而,以动力相互作用时域数值分析的具体实现为目的,本文基于阻尼溶剂抽取时域算法(DSEM),在有限元法框架内,从无限地基动力计算模型的建立,输入地震波计算模型的建立,到散射场波动问题求解,相互作用系统动力响应分析,结果数据场的图形分析与处理等方面,开展了一系列研究工作: 1. 从结构-地基交界面节点的力平衡与运动协调条件出发,推导了动力相互作用时域子结构分析的基本动力方程;从结构的一般动力平衡方程出发,推导了动力相互作用时域直接法分析的基本动力方程。两者经简化后,可获得目前常用的各类结构地震响应分析计算模型。这些为文中后续工作的开展提供了理论依据。 2. 从模拟无限域辐射阻尼效应的基本原理出发,推导了逐步积分格式的表述地基在交界面位置力与变位关系的阻尼溶剂抽取时域实现算法。该地基时域计算模型避免了其他地基模型在时程分析中普遍存在的复杂卷积求解问题,从而为动力相互作用的时域数值分析带来极大的便利。 3. 动力相互作用时域分析中,通常需要同时输入地震波的加速度、速度及位移时程。然而,基于加速度记录做数值积分获得的地震位移曲线往往存在明显的基线漂移现象。为此,文中提出了加速度长周期校正的时频联合两步算法。首先是时域预校正,即基于最小二乘拟合技术,从加速度记录中扣除二次曲线形式的微弱的非零基线;然后,针对预校正后积分位移时程仍可能存在的基线长周期摆动现象,在低频区间内对加速度记录再次进行傅立叶窗函数部分滤波操作。 4. 为反映不规则场地条件(如基坑散射场)对相互作用输入地震动产生的影响,文中以动力相互作用时域分析为手段,并利用2) 中建立的地基无限域时域计算模型,提出了散射场波动问题的时域逐步求解算法。新算法适应散射场表面形状复杂多变的情况,并可直接求取散射场波动的时程响应。 5. 将2) 中基于阻尼溶剂抽取时域算法建立的地基动力计算模型,引入到1) 中推导的时域子结构分析基本动力方程中,提出了动力相互作用分析的时域分区逐步积分算法 (SS-DSEM)。算法完全在有限元法框架内实现,体现了时域数值算法信息完备的优势, 且逐步积分形式的实现更利于在大规模结构抗震分析中采用。 6. 针对有限元数据场的图形分析与处理,基于单元本身的插值性质,完善与发展了母单元绘制技术,克服了计算机图形学经典绘制技术中容易造成有限元模型拓扑结构被大连理工大学博士学位论文破坏、单元有用信息丢失等缺陷。提出了高效的三维实体有限元图形处理的整套母单元可视化绘制算法,包括变位云图、高斯应力云图、三维场切片云图,层片/表面云图, 等值线/等值面绘制等,可以使整个数据场后处理过程达到有限元分析的精度,尤其适合高阶插值数据场的图形分析与处理。在以上基本原理阐述与公式推导的同时,文中详细地给出了各步骤的具体实现算法,并开发了相应的数值分析程序。算例试验表明,本文算法完全在有限元法框架内实现,在应用方面具有良好的适宜性和可扩展性,为结构一无限地基动力相

关键词：结构-地基动力相互作用时域数值算法子结构有限单元法阻尼溶剂抽取法无限地基动刚度地震波波动散射可视化前后处理

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结构-地基动力相互作用分析方法的研究

结构-地基动力相互作用分析方法的研究

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作者：吕彦东清华大学

学位级别：硕士

该文系统研究了地震作用下结构-地基动力相互作用有限元分析方法.

关键词：结构-地基动力相互作用辐射阻尼波动输入波动散射

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基于比例边界有限元法的结构-地基动力相互作用时域算法的改进

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水利学报 2007年第1期38卷 8-14页

作者：杜建国林皋大连理工大学土木水利学院辽宁大连116024

本文基于比例边界有限元法(Scaled Boundary Finite Element Method)的缩减基函数解法,对结构-无限地基动力相互作用的时域算法进行了改进。通过选择适当的基函数数目,缩减结构-地基接触面上的自由度,以减小卷积积分所带来的计算工作量... 详细信息

本文基于比例边界有限元法(Scaled Boundary Finite Element Method)的缩减基函数解法,对结构-无限地基动力相互作用的时域算法进行了改进。通过选择适当的基函数数目,缩减结构-地基接触面上的自由度,以减小卷积积分所带来的计算工作量,推导了缩减自由度后运动方程的表达式。通过重力坝和拱坝加速度频响曲线的算例,对比了不同程度缩减的基函数和全部基函数对计算精度和效率的影响。结果表明,基函数的缩减可使计算效率明显提高,但精度损失不大。当采用60%的基函数时,计算效率提高5倍,而峰值频响曲线的精度损失却不超过4%。因此,该算法比较适合于大型结构-地基动力相互作用问题的时域分析。

关键词：结构-地基动力相互作用比例边界有限元法缩减基函数法时域算法

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结构-地基开放系统动力相互作用问题的高效解法

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土木工程学报 2006年第5期39卷 112-116,121页

作者：刘晶波谷音李彬清华大学北京100084

应用黏弹性人工边界将结构-地基开放系统转化为近似的封闭系统,利用等效地震波动输入方法将波动散射问题化为波源问题,再采用振型叠加法对近似封闭系统进行分析,由此建立了一种结构-地基开放系统动力反应问题的高效计算方法。采用高效... 详细信息

应用黏弹性人工边界将结构-地基开放系统转化为近似的封闭系统,利用等效地震波动输入方法将波动散射问题化为波源问题,再采用振型叠加法对近似封闭系统进行分析,由此建立了一种结构-地基开放系统动力反应问题的高效计算方法。采用高效算法分别计算了二维弹性半空间波源问题和地震作用下结构-地基动力相互作用问题算例,并与采用常规的直接时域逐步积分法给出的计算结果进行了对比,由此讨论了高效算法的特点。与常规直接动力分析方法相比,高效算法可以在确保模拟精度的同时,有效降低计算工作量、节省计算时间,并且结构-地基动力相互作用系统的模型越大、自由度越多,高效算法的优越性就越突出,从而为大型结构-地基系统动力相互作用问题数值分析提供了一种高效而精度足够的解法。

关键词：开放系统封闭系统结构-地基动力相互作用波动输入高效算法

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无限地基-结构动力相互作用分析的分区递归时域算法研究

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工程力学 2005年第3期22卷 88-96页

作者：李建波陈健云林皋大连理工大学海岸与近海国家重点实验室抗震分室大连116024

基于阻尼抽取法,针对结构-无限地基动力相互作用时域分析提出了一种新的分区递归数值求解算法,包括逐步积分形式的地基作用力计算公式及动力相互作用分析中,基于子结构法的具体数值实现过程。该算法隐式地满足了无限介质辐射条件,可方... 详细信息

基于阻尼抽取法,针对结构-无限地基动力相互作用时域分析提出了一种新的分区递归数值求解算法,包括逐步积分形式的地基作用力计算公式及动力相互作用分析中,基于子结构法的具体数值实现过程。该算法隐式地满足了无限介质辐射条件,可方便地确定地基作用力与交界面位置变位的关系,消除了无限地基动刚度时域算法中的频率相关性及褶积分,此外,时域子结构方式的求解可以方便地考虑结构部分的非线性力学特征。以实例的形式说明了该方法良好的精度与应用的简便性。

关键词：地震响应分析结构-地基动力相互作用分区递归时域算法阻尼溶剂抽取法时域数值算法

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基于加速度输入的结构-地基相互作用分析分区递归时域算法

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大连理工大学学报 2006年第6期46卷 880-885页

作者：陈健云李建波马秀平大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学土木水利学院辽宁大连116024

由于无限地基动刚度的频率相关性,用于结构-地基动力相互作用分析的各种方法基本上都是将地震动作用转化为作用在边界上的力,需要同时包括地震动位移、速度和加速度输入信息.为简化,基于阻尼抽取法,提出一种基于加速度输入的分区递归数... 详细信息

由于无限地基动刚度的频率相关性,用于结构-地基动力相互作用分析的各种方法基本上都是将地震动作用转化为作用在边界上的力,需要同时包括地震动位移、速度和加速度输入信息.为简化,基于阻尼抽取法,提出一种基于加速度输入的分区递归数值求解算法,该算法仅需要地震动加速度信息,与地震动加速度成比例的结构惯性力作为地震荷载输入,可方便地确定由于结构震动对地基变位的影响,同时避免了无限地基动刚度时域算法中的褶积分.数值算例表明该方法具有良好的精度与应用的简便性.

关键词：结构-地基动力相互作用分区递归时域算法地震动无限地基

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