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《世界地震工程》2017,(2)
基于粘弹性人工边界相关理论和地震动输入方法的有关理论,推导并建立了既具有粘弹性人工边界特性,同时可以将地震动转化为施加在人工边界上等效荷载的三维粘弹性人工边界,并利用二次开发工具UPFs将其成功地嵌入至通用有限元分析软件ANSYS中。通过Lamb表面源问题以及内源问题对上述二次开发单元进行了验证。算例表明,该单元可以很好地对无限地基辐射阻尼进行模拟。随后通过对自由场波动输入问题的验证,表明该单元可以实现在有限元单元级别上准确有效地施加地震动等效荷载。与传统的粘弹性边界施加方式相比,该单元有着更简单的使用性以及更强的操作性,同时又不增加计算模型的规模等优势,因而计算效率更高。同时,结合通用有限元分析软件ANSYS强大的建模和计算分析能力,使粘弹性边界有着更广泛的应用,并可适用于各种结构-地基动力相互作用问题的分析。 相似文献
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本文引用一致粘弹性边界的概念，推导了与一致粘弹性边界等效的粘弹性边界单元，得到了粘弹性边界单元的刚度矩阵和阻尼矩阵。通过对比粘弹性边界单元阻尼系数不同取值的计算精度，给出了阻尼系数推荐取值。在输入地震动时，采用一种基于局部人工边界的子结构输入方法，实现了和波动法相同的输入效果，并且避免了复杂的应力计算和荷载作用方向判断等问题，应用更加方便。采用自由场的算例，比较了人工边界和不同输入方式的组合在SV波垂直入射时的模拟精度。为了说明边界单元的变形对计算结果的影响，提出了使用底边界输入位移幅值umax和边界单元宽度b的比值ε=umax/b作为变形指标，调节边界单元边长尺寸。通过算例给出了ε的推荐取值。最后，选取合适的ε后建立一个圆形孔洞散射场地模型，对散射场地模型的模拟结果验证了粘弹性边界单元和子结构输入方式应用于散射场地时仍具有较高精度。 相似文献
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基于ABAQUS的粘弹性边界单元及在重力坝抗震分析中的应用 总被引：2，自引：0，他引：2
考虑了2种不同的地震输入模型,即无质量地基模型和考虑辐射阻尼的粘弹性边界模型。以大型非线性有限元程序ABAQUS为平台,采用FORTRAN语言开发了用户单元子程序VSB_UEL.for,将粘弹性边界有效地嵌入到ABAQUS中。在尽量避免求解自由场的前提下,将离散的地震荷载转化为等效结点荷载,编写的计算程序可以方便地将等效荷载施加到人工边界结点上,并通过数值算例验证了粘弹性边界单元及波动输入程序的正确性,其求解效率和计算精度均令人满意,最后将该程序应用到在建的某水电站厂房坝段的抗震分析中。结果表明,与传统的固定边界无质量地基相比,考虑了粘弹性人工边界后,坝体的动力响应峰值减小了20%~40%;在进行结构动力响应分析时,考虑无限域地基的辐射阻尼影响是很有必要的。文中的用户子程序及波动输入程序很容易扩展至三维,为同类工程的抗震分析提供了简洁、合理的计算模式。 相似文献
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新版《水电工程水工建筑物抗震设计规范》（NB35047-2015）中规定:"抗震设防类别为甲类的混凝土坝应考虑远域地基的辐射阻尼效应"。针对通用商业有限元软件Marc在振型分解反应谱法中的不足，且缺少时程分析法中模拟地基辐射阻尼效应的粘弹性人工边界，采用Fortran语言编制相应的独立程序及二次开发程序，以便在Mrac软件中精确实现新规范要求下的混凝土坝抗震安全评价。数值算例和工程实例分析结果验证了基于Marc二次开发实施思路和自编程序的正确性；重力坝抗震薄弱部位主要为坝体断面突变处，考虑无限地基的辐射阻尼效应后，坝体地震动力响应明显下降。 相似文献
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本文围绕大跨度斜拉桥结构的地震动输入方式、土-结相互作用以及桥梁动水作用问题展开了如下研究:(1)固定地基地震动输入方式下,采用引入一个‘时差’的方式考虑了行波效应对一座七跨全漂浮结构体系斜拉桥结构的影响,比较了地震行波激励与一致激励作用下桥梁结构关键部位动力响应,分析了两种激励方式下桥梁结构关键部位动力响应的差异,阐明了行波激励作用对桥梁结构动力响应的影响规律,给出了相应抗震措施的建议和方法。(2)针对多跨径大跨度斜拉桥等多波源问题,分别基于刘晶波考虑柱面衰减波和杜修力考虑平面波与远场散射波叠加的单点源粘弹性人工边界,利用波场叠加原理推导出一种多源加权集中粘弹性人工边界条件,给出了其弹簧系数、阻尼系数的计算公式,并通过二维偏心单点源、偏心多点源以及多散射源算例讨论了本文多源加权集中粘弹性人工边界的计算精度 相似文献
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基于薄层法在研究层状介质中波的传播问题的高效性、边界单元法处理无限域问题的精确性,结合二者的优点提出三维层状地基薄层法基本解答,建立了基于三维层状半空间薄层法位移基本解答的半解析动力边界元法。该方法可有效的分析多层场地的动力问题,解决土-结构动力相互作用问题。同时分别对粘弹性上软下硬地基及上硬下软地基的三维空沟主动隔振进行了详细的分析。结果表明,两种情况下采用空沟屏障隔振均可以取得一定的隔振效果;同时,地基分层参数对空沟隔振体系的隔振效果影响显著。 相似文献
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以模型试验几何尺寸建立有限元数值模拟模型,全面给出了地下管道地震动作用的三维有限元建模及分析研究的主要步骤,建立柔-柔接触面来反映管-土相互作用,利用拉格朗日乘子法求解接触效应;通过ANSYS和MATLAB的交互使用,对土体四周及底部定义的粘弹性边界实现能量辐射,减小边界效应;考虑试验模型与实际模型的比例,对原始地震波加速度时程曲线进行缩尺处理,模拟得到的管道响应规律与试验结果吻合较好,表明该数值模型是合理的。在此基础上讨论了管道在地震波作用下的位移、加速度和应力的动力响应,并提出了相关实用的工程建议,为地下管线等长线型地下结构的地震响应理论分析提供参考。 相似文献
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结合某高精密设备平台基础隔振实际工程,基于UPFs(User Programmable Features)二次开发特点,提出考虑基础-地基-基础动力相互作用计算基础隔振分析的三维有限元方法。该方法首先将动力机器、周围地基以及高精密设备平台基础作为完整的研究对象,通过引入三维紧支黏弹性边界单元模拟半无限地基辐射阻尼效应和远场介质的弹性恢复性能,并在通用有限元软件ANSYS中实现。进而基于最小二乘方法回归分析得到振动衰减关系曲线,通过其与数值分析结果的对比验证计算模型的合理性。最后针对此工程场地条件建立隔振沟减振隔振措施的有限元模型,并对隔振沟影响因素的减振效果进行分析。计算结果表明,隔振沟的位置、深度以及长度是实际工程中需要考虑的重要因素,对其进行合理的选取可获得较好的隔振效果。 相似文献