计算机模拟人工录入,地震动输入及动力人工边界的数值模拟方法研究
摘要:
在高層,高壩,核電站等重大復雜工程結構的動力相應分析中,波動能量向無限域地基的逸散影響是顯著的.以往,由于此類問題的求解規模巨大,且包含多種介質的耦合,材料的非線性及接觸面的高度非線性,需要高效的數值分析方法才能解決這些問題.近年來,人們發現將顯式有限元結合局部人工邊界的方法很適宜求解這類復雜的近場波動問題,因而,局部人工邊界的研究和發展受到了各界的關注.本文主要圍繞黏彈性人工邊界做了相應的研究,獲得了一些有參考價值的認識. 1,從重大結構時程分析需要出發,選定具有均勻分布的隨機相角余弦函數作為數學模型來合成需要的地震波.它不僅能滿足地震波的三要素,而且與現行規范的反應譜方法相銜接.本文根據提出的數學模型編制了相應的計算程序,實現了地震波的擬合. 2,人工地震波雖然采用了數字濾波校正,有效地糾正加速度時程的零線漂移,但由于加速度時程合成計算過程中,一些長周期分量仍會殘留下來,盡管它們不會導致加速度時程的漂移,但是卻會對積分后的位移時程產生嚴重的漂移.本文采用最小二乘法編制了一套精度較高的地震動時程曲線時域校正的程序,滿足了工程計算的需要. 3,考慮到結構造成的破壞和地基內液化的發生主要由剪切波引起,通常將自由場地簡化為水平成層半空間模型.目前,自由場地地震反應分析的方法比較多,例如集中質量模型法,一維波動理論方法,層元法等.本文中使用集中質量模型和一維波動原理方法進行了自由場地地震反應計算. 4,針對LS-DYNA程序中提供的non—reflection boundary做二次開發,實現黏彈性人工邊界,通過兩個典型算例進行了精度驗證.其精度完全滿足工程計算的需要,且低頻穩定性好于多階透射邊界. 5,將黏彈性人工邊界結合顯式有限元,進行了拱壩地震動力響應分析,為類似工程的抗震分析提供了一種新的思路.
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總結
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