一种基于有限元的岩石圈长期变形数值计算方法   总被引：3，自引：3，他引：0  

杨少华  李忠海 《地质力学学报》2018,24(6):768-775

有限单元法以其灵活性和精确性,成为固体地球科学中广为使用的数值方法。从短周期的地震活动到长周期的岩石圈变形、地幔对流,甚至行星演化,有限单元法几乎在固体地球科学的各个领域都占据着十分重要的位置。随着研究的深入,某些特定的地学问题给有限元计算带来挑战,尤其是岩石圈尺度大变形的数值计算,比如俯冲带的演化、剪切带中塑性流变导致的应力集中。基于显式有限元,尝试考虑粘弹塑性岩石圈大变形过程的数值计算。应用Marker-In-Cell（MIC）方法处理物质迁移。在描述基本原理和流程的基础上,对粘弹性变形、弹塑性变形、大变形过程及热传递过程等核心模块分别做了基准测试,而这四个模块是模拟岩石圈长期变形的关键。由测试结果和其他学者的（解析或数值）研究结果比对情况来看,受测试的核心模块基本达到了测试要求。可以预见,现有的基本算法可以满足研究岩石圈大变形的需要,进一步的具体研究工作将探讨这类问题。从科学问题层面讲,逐渐复杂的科学问题有利于数值模型的成熟。已达到基准测试的数值方法对下一步开展一些具体的地球动力学数值模拟研究有实际意义。   相似文献   

基于弹塑性静力分析方法的一种摇摆式钢筋混凝土框架抗震性能研究     

鲁亮  刘霞  陈俊杰  吕西林 《地震工程与工程振动》2015,(2):124-131

研究了一种摇摆式钢筋混凝土框架的抗震性能。首先建立了摇摆式钢筋混凝土框架结构的有限元模型并进行了试验验证;其次使用弹塑性静力分析方法评定无控及受控式摇摆钢筋混凝土框架结构的抗震性能;最后对比分析无控及受控摇摆式钢筋混凝土框架结构的抗震性能。结果表明设置阻尼器后的摇摆式钢筋混凝土框架的结构等效阻尼比大幅度提升,结构塑性变形耗能转变成阻尼器屈服耗能,结构位移响应得到了有效控制。  相似文献   

基于旁压试验土体弹塑性本构模型初探     

苏辉  杨石飞  顾国荣 《岩土力学》2015,36(Z1):131-136

在大量旁压试验数据分析的基础上,通过曲线拟合,建立了旁压试验弹塑性阶段曲线的椭圆方程,利用土体SMP屈服准则和Rowe流动法则,推导出土体塑性阶段应力增量与应变增量间关系矩阵。在弹性阶段,假设土体应力-应变服从广义虎克定律,建立了基于旁压试验的土体弹塑性本构模型。编制了相应的计算程序,将文中模型计算结果与实际旁压试验曲线进行对比,初步验证了模型的正确性。将本构模型编译为ABAQUS自定义材料子程序UMAT,通过有限元对比分析,文中模型计算变形较弹性模型小,较摩尔-库仑模型大,与模型建立的假设一致。基于旁压试验的土体弹塑性本构模型参数少,且易于获取,便于在实际工程中应用。  相似文献   

侧向荷载分布方式对高层建筑静力弹塑性分析结果的影响     

杨万 《华南地震》2014,(Z1):12-17

Pushover方法作为一种建筑结构弹塑性地震响应的简化近似计算方法和抗震性能评价方法已得到广泛应用。但由于其理论基础不严密,其准确性需要给予必要确认,同时其适用性也受到一定的限值。就侧向荷载分布方式,对静力弹塑性pushover分析结果的影响进行了研究。用四种不同的侧向荷载分布方式,对一栋24层的高层结构进行了分析。分析结果表明:在不同侧向荷载分布方式作用下,pushover分析结果相差很大。就分析结果而言,选择实时模态的荷载分布方式更为合理。  相似文献   

强震下四边钢柱支承单层柱面网壳弹塑性地震响应研究     

刘云涛  李海旺 《地震学刊》2014,(6):687-692

采用集中塑性铰理论和SAP2000结构分析软件,对某体育练习馆（钢柱周边支承单层柱面网壳）整体结构进行了强震下弹塑性地震响应分析。分析中考虑了几何和材料双重非线性影响,获得了节点位移响应、杆件塑性铰的分布特征和结构的整体变形与失效形态,并评定了整体结构在强震下的极限承载力与失效类型。结果表明：该结构在强震下的失效界限地震加速度峰值为1260gal,最大竖向变形为短向跨度的1/163,满足＂避难与救灾建筑结构＂的抗震性能设防要求;结构的失效类型为动力失稳破坏,临界失效时出现塑性铰的杆件较少,结构塑性发展程度不充分;由整体稳定控制的单层柱面网壳在满足稳定承载力的要求下具有较大的抗震潜能。  相似文献   

龙门山中段及两侧地壳结构与汶川地震构造   总被引：2，自引：0，他引：2  

嘉世旭  刘保金  徐朝繁  刘志  酆少英  张建狮  林吉焱  田晓峰  刘巧霞  郭文斌 《中国科学:地球科学》2014,(3):497-509

2010年完成了由四川盆地中部向西北方向、近垂直穿越龙门山中段5·12汶川特大地震极震区和川西北高原、总长500 km的深地震宽角反/折射测深野外工作,沿测线建立了较为完善的地震测深观测系统,取得了丰富观测记录.对反映不同构造单元的震相记录、特别是强震构造区复杂震相信息的详细分析和模拟追踪计算,得到龙门山中段褶皱造山带及两侧的二维非均匀地壳速度结构模型.揭示了稳定的四川盆地地壳结构与被改造增厚的川西北高原地壳结构性质差异;探测到高原壳内介质由上向下的岩性变化,特别是下地壳介质速度大幅降低、岩性强烈弱化的塑性流变性质;发现了四川盆地与川西北高原之间褶皱造山带下地壳存在由西向东、下缓上陡的巨型铲式上升流以及上升流与龙门山中段断裂构造体系的关系;上升流沿褶皱带东部边缘在龙门山中段上中地壳以陡倾角度向上逆冲,造成龙门山上地壳中央断裂带附近强烈上隆并使结晶基底突出地表大幅抬升.综合区域构造应力场和现有地质成果进一步研究青藏高原东缘龙门山中段盆山耦合与造山构造,壳内断裂体系与强震孕育环境构造.  相似文献   

基于幂强化本构模型的轴对称圆巷弹塑性解     

侯公羽  李晶晶  杨悦  王亚潇  梁永辉  李庆伟 《岩土力学》2014,35(1):134-142

轴对称圆巷的弹塑性求解的关键是选择合适的屈服准则。已经有诸多学者选择Mohr-Coulomb准则、Drucker-Prager准则和Hoek-Brown准则等,进行了相应的求解。为了探讨更符合工程实际需要的准则和求解,在考虑岩石材料的应变强化效应的条件下,建立了轴对称圆巷的幂强化本构模型和基于Drucker-Prager屈服准则的幂强化-理想塑性模型,并进行了弹塑性求解。以工程实例为计算条件,将幂强化-理想塑性模型的计算结果与基于Mohr-Coulomb准则、Drucker-Prager准则的理想塑性模型和幂强化模型的计算结果分别进行了对比,分析幂强化参数对围岩弹塑性解的影响。研究表明,应变强化效应对围岩稳定性有较大影响,对于应变强化效应较强的岩石材料,采用幂强化模型分析更接近工程实际。  相似文献   

大跨预应力混凝土框架结构的静力弹塑性(pushover)分析   总被引：4，自引：1，他引：3  

熊学玉  李春祥  耿耀明  黄鼎业 《地震工程与工程振动》2004,24(1):68-75

基于美国规范ATC-40和N2方法,建立了大跨预应力混凝土框架结构竖向地震反应的静力弹塑性(pushover)分析方法。编制了预应力混凝土构件截面弯矩-曲率的计算程序。这些为评价大跨预应力混凝土框架结构的竖向抗震能力提供了有益的参考。结合具体工程实例进一步说明了该方法的实施步骤。  相似文献   

延性需求谱在基于性能的抗震设计中的应用   总被引：23，自引：4，他引：19  

周定松  吕西林 《地震工程与工程振动》2004,24(1):30-38

基于性能的抗震设计理论涉及如何简便而合理地确定结构在指定强度地震下的弹塑性位移需求。本文给出了利用延性需求谱求解结构位移需求的一般步骤:借助模态Pushover分析将多自由度体系分解为几个非线性单自由度体系,以考虑各阶振型的影响;利用延性需求谱计算对应模态的等效单自由度体系的延性及位移需求,并以一定方式组合转化为多自由度体系位移需求。最后,通过算例分析表明:利用延性需求谱求解结构位移需求是一种具有一定精度可为工程接受的简便方法,在基于性能的抗震设计中具有较好的应用前景。  相似文献   

走滑断层地震地表断裂位错估计方法研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

赵颖  郭恩栋  王琼  刘智 《岩土力学》2013,34(5):1403-1408

为对一次地震中可能造成的地表断裂位错作出较准确的估计,采用拟静力弹塑性有限元方法,分别对覆盖土层为粉质黏土和黏土情况下,走滑断层引发的地震地表断裂进行了数值模拟分析。根据历史震害数据回归拟合的震级M与基岩位错 的关系式以及数值计算结果,建立了震级M与地表位错 的关系式。公式中考虑了土层厚度H对地表位错 的影响,而不仅仅局限于根据震级M的大小通过统计公式来估算地表断裂位错 。结果表明,走滑断层引发的地震地表断裂位错不仅与震级的大小有关,还与土层厚度和土层性质有关;在相同震级作用下,随着土层厚度的增加,地表位错逐渐减小;在相同震级和相同土层厚度下,上覆土层为粉质黏土时产生的地表位错要大于上覆土层为黏土时产生的地表位错;根据拟合的公式估计出不同震级情况下可不考虑走滑断层影响的临界覆盖土层厚度值,有助于提高活动断裂地震危险性评估工作的可靠性。  相似文献