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沉箱与地基相互作用在浪冲击力下的动力分析

1 引言  用无限元解决无限连续介质工程的问题,特别是在地震工程、岩土工程、水利工程及海洋工程上的应用,已显示了很好的优越性,其经济性、准确性已从近年来许多研究成果和实际工程的应用中得到证实。无限元也由单一的类型向多种类型发展。本文提出了平面问题4节点双向映射无限元和能与之耦合的6节点映射无限元。双向映射无限元改善了以往将无限域从一个方向进行映射的方式,而是从两个方向进行映射(即将无限域从X、Y两个方向映射)。采用该单元能较好适应和方便网格的划分和减少计算准备工作量。该单元的坐标和位移采用不同的插值函数,无限域的几何描述由一组映射函数实现,位移函数则采用与普通等参单元相同的形函数逼近。因此,它与普通等参元能很好的耦合并能保证在单元的边界上的位移协调。  以往,在动力问题的分析中,通常用有限元来离散无限域的远场时,只能靠截取“足够大”的介质范围并在“足够远”处施加适宜的边界约束条件来近似的处理。有关研究表明,这种人为截取边界在动力...  (本文共5页) 阅读全文>>

《地下空间与工程学报》2011年S1期
地下空间与工程学报

无限元边界在地铁引发环境振动分析中的应用

1引言随着我国经济的飞速发展,城市化进程促进了各大城市轨道交通建设的发展。目前,我国有近三十个城市已经拥有或正在规划修建轨道交通系统。轨道交通在给人们的出行带来方便的同时,也引起了污染环境的环境振动问题。正确合理的预测地铁运行时引发周围的环境振动对于指导地铁线路设计和采取合理减振降噪措施有着十分重要的意义。最常用的预测方法之一是数值模拟。在数值模拟中,如何处理用有限模型模拟实际无限地基带来的误差是保证计算结果合理的关键问题,合理的人工边界处理可以极大的减少单元的数量,提高计算效率。人工边界是通过引入边界单元尽量减少人工截断导致的有限元边界对地基中各种波动在边界上的反射,目前已经发展了很多种类,如黏性边界[1]、旁轴近似边界[2]、透射边界[3]、黏弹性边界[4]、无限元边界[5]等。本文将探讨ABAQUS中无限元边界的使用效果,并将此边界应用于某工程实例在地铁动力荷载激励下的频域分析,计算不同频率下地表的振动反应分布。2 ABA...  (本文共7页) 阅读全文>>

《机械工程学报》2003年11期
机械工程学报

声无限元进展

0 月叮舀 在计算声学领域,求解外声场的效率问题在过去30多年中都是一个艰巨而又充满诱惑的挑战。期间在这个领域产生了众多的方法[1]:边界元法f2]、无限元法[31、有限元加近似边界条件法[4]、双渐近线近似和波叠加方法等。而众多方法之中,边界元法、无限元法和有限元加近似边界条件法的应用最为广泛,并获得了最多文献的注意。而国内文献对边界元的研究关注较多,对无限元在声学中的应用尚不见于文献报道。 边界元方法的研究较早[5,6],尽管有众多可替代的方法,目前它仍然是国内外多数研究学者求解外领域的声学问题的首要选择。它的基本优势是基于一个理论上严格的公式,也就是Helmhoh积分方程,它自动满足So~erfeld辐射条件。并且,相对于有限元,求解的维数减少1,因此求解的方程数目大大降低。然而,它的缺点同样明显,方程一般不是稀疏矩阵,并且可能不是对称的,如果加上为处理边界元特征波数处解不唯一的问题所采取的措施(例如参考文献〔5,6]),...  (本文共8页) 阅读全文>>

《岩石力学与工程学报》2001年03期
岩石力学与工程学报

三维多向映射无限元及其在道路工程中的应用

1 概 述目前在沥青路面的结构计算中采用多层弹性理论 ,土基和路面结构层均按线性弹性体考虑 ;但在交通量大的情况下 ,随着运输量的激增 ,车辆超载现象愈趋普遍 ,土基和路面结构层的非线性特性应该加以考虑[1] 。现行规范采用弯沉综合修正系数来调整理论值与实测值的偏差[2 ] ,但这个修正系数是在大范围调查数据的基础上统计出来的 ,包含的因素很多 ,不只是土基和路面结构层的非线性 ,因此 ,进行路面结构的非线性分析时 ,综合修正系数只能供参考 ,正确的做法是 ,在路基路面材料非线性模型的基础上采用有限元方法来处理。在有限元分析中 ,路基路面作半无限体处理 ,这样面临着一个如何合理截取计算范围和边界条件简化的问题。因为真实的边界条件是无穷远处的位移为 0 ,如果取很大的计算范围来满足此边界条件 ,则计算工作量惊人 ,而取得太小则精度不高。无限元的引入 ,基本能解决有限元分析中这些棘手的问题 ,其优越性主要体现为 :一 ,能合理地反映...  (本文共4页) 阅读全文>>

《数学的实践与认识》1992年02期
数学的实践与认识

无限元方法介绍

有限元与无限元 有限元方法是求解各种微分方程和积分方程的一种有效的方法.它网格灵活,边界条件的处理自然,程序通用.因此它不仅在力学、物理问题的科学计算中被大量使用,而且在工程计算中它也是一个有力的工具,广泛地应用于结构分析、水文、地质、地震等方面.这些特点我们就不多说了.在本文中我们要引出无限元方法,因此从两个方面谈谈有限元方法的局限性. 第一,奇性使解的精确度降低 解的奇性似乎是一个纯粹的数学问题,但是它对有限元方法的精度的影响是不可低估的.我们试看下面的简单例子.图l给了三个区域,在(a)中O点本不是角点,但是我们可以认为它是一个具有内角二的角点,这样,三个图形中的。点处分别有内角二,李二, 一-------一22二.在区域内考虑LaPlaoe方程 aZ“.口2“乙乌“~-—丁月~—~U, 口x乙dy乙它是有限元方法求解的一个典型方程.设0点的左右邻边上都给边界条件“~o,我仃可以很容易地找出三个特解:,巨二习\//’\/\...  (本文共10页) 阅读全文>>

《岩石力学与工程学报》1987年03期
岩石力学与工程学报

有限元分析中的无限域单元及其应用

-日l雀. 、J.‘二J 矿山及各类岩体工程,经常遇到无限域或半无限域问题.对于这类复杂问题,有限元法已被证明是一种有效的实用方法.然而,有限元法求解无限域或半无限域问题,计算范围及边界条件往往要作人为的假定,而这种假定带有一定的随意性,从而导致计算岩石力学与工程学报Vol。6误差和所谓“边界效应”.为了尽量减少其影响,不得不取足够大的计算范围,从而大大增加了计算费用.采用无限元是解决这一向题的有效手段. 无限元是处理无限域或半无限域边界的一种特殊单元.其基本概念最先是由RLUngle。。(1973)提出的.此后0 C Zienkiewiez,P Bettes,G Beer和J L Meek等人发展了这种方法.在国内也曾先后发表有关于无限元在岩土力学向题中应用的论文〔6一8〕,但都限于采用位移衰减函数的方法,对于采用映射方法建立计算格式多未涉及.本文结合岩土力学问题对两种方法的概念及计算格式作简略的讨论和比较,并指出二者的联系....  (本文共16页) 阅读全文>>