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本文总结了Rayleigh波场数值模拟的4种思路和各自特点，根据Lamb问题的理论分析成果提出了基于地表激振的Rayleigh波场数值模拟技术，论述了地表集中震源作用下引起地表波动场的特点及主要影响因素。在此基础上，利用Plaxis 2D有限元软件实现了Rayleigh波场的数值模拟，并结合算例验证了所提方法的可行性和结果的合理性。最后，针对多层建筑结构，研究了不同地震动输入模式下结构动力反应的特点。结果表明，Rayleigh波作用下结构的动力反应特性明显区别于在底部输入剪切波时的结果，不同地震动输入模式对结构的振动形态和破坏模式有着明显的影响。 相似文献
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多次透射公式（MTF）物理概念简单，便于在计算机上实现时空解藕的高精度波动数值模拟。然而，MTF与其它局部人工边界条件类似，存在数值模拟失稳问题，如高频振荡便是可能出现的失稳现象。本文在分析MTF高频振荡失稳机理的基础上，提出了在波动有限元数值模拟中消除MTF高频振荡失稳的一种措施，即在整个有限元数值模拟区内施加与应变速率成正比的较小粘性阻尼；同时，讨论了这一稳定措施的有效性及其对数值计算精度的影响，并通过数值试验检验了这一稳定措施的可行性。结果表明，消除高频振荡失稳的措施行之有效，且只对波动有限元数值模拟中无意义的高频分量具有抑制作用，而对有意义的较低频段内的波动有限元数值模拟精度影响较小。 相似文献
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针对核电厂CAP1400核岛结构地震反应问题，构建了核岛屏蔽厂房和辅助厂房整体结构的3个分析模型:原型和1/16、1/40缩尺模型，并在AP000谱和RG1.60谱地震动输入下进行了有限元模拟对比分析，探讨了振动台试验模型缩尺处理的合理性和精确性。研究表明，基于缩尺模型得到的结构自振频率相对于原型结构模型有所降低，降低幅度在8.5%以内；结构模型的缩尺对结构反应峰值加速度和高频（大于3Hz）加速度反应谱的影响较为显著，但对较低频（小于3Hz）的加速度反应谱影响较小；模型缩尺对结构不同方向反应的影响中，刚度越大的方向其影响越大。进一步将结构模型数值模拟结果与1/16缩尺模型的振动台试验结果进行了比较分析，试验给出的结构自振频率远低于模型数值模拟结果，但原型和1/16缩尺模型数值模拟得到的结构反应均与试验结果较为接近。基于模型数值模拟和振动台试验研究，认为对于缩尺比1/16或更大的模型可以忽略模型的缩尺效应。 相似文献
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数值模拟是研究半无限域中结构地震反应的重要手段,而边界条件的选取则直接影响到数值模拟结果的可靠性.本文应用有限元软件ABAQUS,分别采用固定边界条件、黏性边界条件和远置边界条件对简单弹性半无限介质的波源问题和散射问题进行了数值模拟分析,结果显示:使用固定边界时,波动不能穿过边界面进入半无限介质,这与波动在半无限介质中... 相似文献
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深厚软弱地基上桩箱基础高层建筑地震反应特性数值模拟 总被引：4，自引：2，他引：4
根据土体—结构体系整体分析方法，以某26层桩箱基础框架—剪力墙高层建筑为例，探讨了深厚软弱地基与输入地震动特性对桩箱基础高层建筑地震反应的影响。通过数值模拟，得到以下结论：地震作用下高层建筑的地震反应与建筑物的地基条件与输入的振动特性等因素有关。一般地，SSI效应使上部结构的绝对加速度反应减小，但当输入加速度峰值较低时，建筑物部分楼层的绝对加速度反应有可能增大。在给定的输入地震动作用下，SSI效应使上部结构的楼层相对位移增大，但也可能存在减小的情况。分析结果表明：SSI效应对深厚软弱地基上桩箱基础高层建筑地震反应有很大的影响，在此类建筑的抗震分析中考虑SSI效应的影响是必要的。 相似文献
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地震波场数值模拟是理解地震波在地下介质中的传播特点，帮助解释观测数据的有效手段，而提高计算精度和运算效率是所有波场数值模拟方法研究所追求的目标.有限差分技术是求解波动方程计算效率最高、应用最为广泛的方法之一.但传统的有限差分技术计算过程中的数值频散问题影响了该技术的计算精度与计算效率.本文通过交错网格高阶有限差分技术与通量校正传输方法（Flux|corrected transport method，FCT）相结合, 对横向各向同性介质（Transverse isotropic medium，TI）一阶速度|应力弹性波动方程组进行了数值求解研究.波场快照数值模拟结果表明，本文研究的数值模拟方法与波动方程二阶有限差分方法、交错网格四阶有限差分方法相比，在压制网格数值频散方面有明显的优势，计算精度提高，而且可以利用较大的空间步长，提高计算效率. 相似文献
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土层地震反应的数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
利用土层地震反应分析的一维模型,系统地讨论了波动数值模拟时域算法的基本概念,首先阐明了模拟上层下卧基岩的精确辐射条件与多次透射公式之间的关系,给出了实现精确辐射条件的简化方法,然后将此边界条件与土层有限元运动方程结合,提出了半无限土层地震反应的一种解耦的有限元算法,本文还进行了这一算法的数值模拟试验,讨论了时域算法较之常用的频域算法的优点,复阻尼和粘性阻尼影响的差异以及研究与复阻尼理论对应的时域, 相似文献
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村镇隔震砌体结构振动台试验方案设计研究 总被引：1，自引：1，他引：0
为使铅芯橡胶支座隔震技术应用于村镇砌体结构,将隔震层设置于地坪以上,本文给出了隔震构造的具体做法。选取典型村镇2层未设构造柱的砖砌体结构房屋为试验原型,按1:2缩尺,设计有隔震层和无隔震层的振动台对比试验。首先采用反应谱分析方法,对隔震和非隔震结构分别选取三条地震波,然后通过数值分析,研究隔震和非隔震结构在输入不同地震波时的地震反应规律,根据数值模拟的分析结果设计结构振动台试验中的传感器布置和加载方案。本文设计的砌体隔震振动台试验方案已试验成功,可为振动台试验设计和研究提供参考。 相似文献
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Simulation of large-scale numerical substructure in real-time dynamic hybrid testing 总被引：1，自引：1，他引：0
A solution scheme is proposed in this paper for an existing RTDHT system to simulate large-scale finite element(FE) numerical substructures. The analysis of the FE numerical substructure is split into response analysis and signal generation tasks, and executed in two different target computers in real-time. One target computer implements the response analysis task, wherein a large time-step is used to solve the FE substructure, and another target computer implements the signal generation task, wherein an interpolation program is used to generate control signals in a small time-step to meet the input demand of the controller. By using this strategy, the scale of the FE numerical substructure simulation may be increased significantly. The proposed scheme is initially verified by two FE numerical substructure models with 98 and 1240 degrees of freedom(DOFs). Thereafter, RTDHTs of a single frame-foundation structure are implemented where the foundation, considered as the numerical substructure, is simulated by the FE model with 1240 DOFs. Good agreements between the results of the RTDHT and those from the FE analysis in ABAQUS are obtained. 相似文献
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Introduction In linear elastic medium,motion equation for lumped-mass finite element simulation of wave motion is expressed as(LIAO,2002)∑=+lililii ttGtM)()()(FUU&&(1)where Mi is lumped-mass at node i,Gil is stiffness coefficient of node i with respect to node l,üi(t)is acceleration vectors at node i,Ul(t)is displacement vectors at node l,Fi(t)is the external nodal force vectors acting at node i.If acceleration vectorsüi(t),displacement vectors Ul(t)and the external nodal force vectors… 相似文献
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The discrete nature of the numerical methods utilized in 1D site response analysis and calculation of the response spectra (e.g., frequency domain, Duhamel integral, and Newmark β methods) introduces time-step dependence in the resulting solution. Using an input ground motion with too large of a time-step leads to under-prediction of high-frequency characteristics of the system response due to limitations in the numerical solution of single and multiple degree of freedom systems. In order to reduce potential errors, using a sampling rate at least ten times greater than the maximum considered frequency is recommended. The preferred alternative is selection of input ground motions with a sufficiently small time step to avoid introducing numerical errors. However, where such motions are not available, then the time step of the ground motion can be reduced through interpolation. This paper demonstrates that the use of Fourier transform zero-padded interpolation is the preferred approach to obtain a ground motion with an adequate time step for the calculation of the elastic acceleration response spectra, and to analyze site response using either frequency or time domain methods. 相似文献
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为实现地震作用下土-结构动力相互作用问题的有限元模拟,需要在人工边界上完成地震动的有效输入,目前工程和科研中常用的地震动输入方法有两种:波动输入方法和振动输入方法。波动输入方法的模拟精度高,但实施上相对复杂且耗时,而振动输入方法处理简单,但模拟精度较低。针对应力型人工边界提出一种在人工边界上实现地震动输入的新方法,该方法通过对土-结构有限元模型中由人工边界节点及相邻节点组成的局部子结构施加自由波场位移时程并进行动力分析,从而直接获得可实现地震波动有效输入的等效地震荷载,然后在土-结构有限元模型的人工边界节点上施加等效输入地震荷载并完成动力计算,由此完成土-结构动力相互作用问题的地震动输入和地震反应计算。与原有波动输入方法相比,新方法避免了原方法需分别计算人工边界上自由场应力和由引入人工边界条件引起的附加力,以及需要根据不同人工边界面的外法线方向确定荷载作用方向等较为复杂的处理过程,具有等效地震荷载计算简便、地震动输入过程更易于实施的特点。采用均匀弹性半空间和成层弹性半空间一维地震反应算例初步验证新方法的正确性和可靠性。 相似文献
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Forward modeling of elastic wave propagation in porous media has great importance for understanding and interpreting the influences of rock properties on characteristics of seismic wavefield. However,the finite-difference forward-modeling method is usually implemented with global spatial grid-size and time-step; it consumes large amounts of computational cost when small-scaled oil/gas-bearing structures or large velocity-contrast exist underground. To overcome this handicap,combined with variable grid-size and time-step,this paper developed a staggered-grid finite-difference scheme for elastic wave modeling in porous media. Variable finite-difference coefficients and wavefield interpolation were used to realize the transition of wave propagation between regions of different grid-size. The accuracy and efficiency of the algorithm were shown by numerical examples. The proposed method is advanced with low computational cost in elastic wave simulation for heterogeneous oil/gas reservoirs. 相似文献
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海域场地地震响应分析是确定海洋工程结构抗震设计地震动输入的重要环节。然而,针对海水、饱和土、基岩之间的流固耦合分析,目前一般通过对3种介质方程进行离散,然后整体求解或分区耦合求解的方式进行,过程复杂而低效。因此,大规模海域场地地震反应分析仍是一个挑战性问题。本文基于流固耦合统一计算框架求解海域近场波动问题,采用透射边界模拟无限域,通过将海水和基岩视为孔隙率分别等于1和0的广义饱和多孔介质,使得海水、饱和土、基岩之间的相互耦合可在统一计算框架中实现,避免不同介质求解器之间的数据交换。采用集中质量显式有限元并行计算,不同进程之间采用MPI进行数据交换,提高计算效率;采用逐元技术,按单元类别存储单元刚度,大大节省了内存,便于大规模计算。通过自编程,输入界面高程数据和材料参数,实现建模-自由场-三维地震动模拟全流程自动化。以东京湾为例,使用该方法和程序在超级计算机上模拟SV波垂直入射时的地震响应,证实了该方法用于三维大规模海域地震波场模拟的高效性和可行性。 相似文献
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This paper presents an input and system identification technique for a soil–structure interaction system using earthquake response data. Identification is carried out on the Hualien large‐scale seismic test structure, which was built in Taiwan for international joint research. The identified quantities are the input ground acceleration as well as the shear wave velocities of the near‐field soil regions and Young's moduli of the shell sections of the structure. The earthquake response analysis on the soil–structure interaction system is carried out using the finite element method incorporating the infinite element formulation for the unbounded layered soil medium and the substructured wave input technique. The criterion function for the parameter estimation is constructed using the frequency response amplitude ratios of the earthquake responses measured at several points of the structure, so that the information on the input motion may be excluded. The constrained steepest descent method is employed to obtain the revised parameters. The simulated earthquake responses using the identified parameters and input ground motion show excellent agreement with the measured responses. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献