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无限域中的动力人工边界

以二维出平面弹性波动为例,总结了几种常用的局部人工边界,即黏性边界、旁轴近似边界、Higdon边界、叠加边界、透射  (本文共4页) 阅读全文>>

北京工业大学
北京工业大学

近场波动有限元模拟的应力型时域人工边界条件及其应用

我国的重大工程(高拱坝、核电站、高层建筑和大跨度桥梁等)建设规模已位居世界前列。重大工程在地震或爆炸等动力荷载作用下的时域数值模拟对于其设计及安全评价具有重要意义。该类结构的分析模型需要考虑无限域地基的波动辐射效应,形成近场波动问题,也称土-结动力相互作用问题。其解法是人为引入人工边界将整个开放系统划分为近场有限域和远场无限域两部分。前者包含结构以及可能的非均匀和非线性因素,采用有限元法模拟;后者简化为线弹性介质并满足辐射条件,分析中被截去,通过在有限域的人工边界处施加人工边界条件(或称无反射、透射、吸收、辐射边界条件)模拟其波动辐射效应。人工边界问题也存在于声学、电磁学、流体动力学和气象学等物理和工程领域,属于新兴的跨学科的数值计算科学问题。有效的人工边界条件应该与有限元法结合形成稳定、精确、高效并且容易实现的近场波动分析方法。目前已经出现了多种基于不同数学、物理和力学方法的人工边界条件,但仍然没有一种公认的最优方法。本文研究...  (本文共292页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆交通学院
重庆交通学院

开放系统在地震荷载作用下边界输入技术数值模拟研究

随着现代科技的突飞猛进,电子计算机的高速发展,以电子技术为主要手段的数值方法研究也得到了很快的进步,并且渗透到了科学技术的各个领域。开放系统在地震荷载作用下边界输入技术数值模拟研究正是在这一前提下成为了各大科研院所的热门课题。本文通过有限元和无限元对开放系统在地震荷载作用下边界输入技术数值模拟进行讨论。基础土体被离散为四节点等参单元,并对土体划分网格,运用Newmark-β法对位移进行动态时程分析。本文重点对人工边界条件进行了探讨,并编制了相应的计算机程序,方程求解采用了迭代效率高、求解速度快的波前迭代法。  (本文共101页) 本文目录 | 阅读全文>>

河海大学
河海大学

高混凝土坝抗震分析中远域能量逸散时域模拟方法研究

结构周围的土体通常是半无限介质,对静荷载下土与结构相互作用进行分析时,荷载对远离结构的土体的影响可以忽略不计,因此可在离结构较远处引入虚拟边界,截取有限区域内的土体进行模拟,把问题直接转化为由结构和有限土体组成的体系的分析。但在土与结构动力相互作用的分析中,由于虚拟边界会把由结构辐射出来的波反射回已被截取出来的有限土体中,使波无法透过虚拟边界而辐射至无穷远处,即无法满足辐射条件,因而不能简单地截取有限土体进行分析。为此许多学者提出了多种人工边界以解决有限截取模型边界上波的反射问题,其中比较有代表性的有粘性边界、旁轴近似边界、叠加边界、透射边界和粘—弹性边界等。但是这些边界条件大多存在着边界稳定性和大角度入射的问题。对于水利工程中的高混凝土坝,抗震分析多采用传统的无质量地基固定边界模型,没有考虑到地基的辐射阻尼作用以及波动的不均匀输入。为了克服传统方法存在的问题,同时也为了寻找一种简单有效、能够消除边界反射影响的时域有限元方法,本...  (本文共150页) 本文目录 | 阅读全文>>

长安大学
长安大学

黄土地区地铁车站数值模拟的人工边界及动力分析

西安位于地震多发地区,地下轨道交通建设蓬渤发展,但地铁车站和区间隧道等地下结构的地震反应研究还处于初步阶段,其中关于无限域的人工边界条件是研究的重要问题之一。人工边界条件会直接影响计算精度,合理的人工边界可以模拟外行波从近场有限域向远场无限域单向传播过程,而不合理的边界条件将会产生与实际不符的反射效应。基于上述情况,本文研究了人工边界的工作原理,给出了远置边界、粘性边界、粘弹性边界、一致粘弹性边界和无限元边界的实现方法;通过对波源问题与散射问题的研究分析,进一步的认识各种人工边界的特点及局限性。其中,采用固定边界时,整个系统处于封闭状态,输入的脉冲波将在固定边界内往复反射,与实际情况严重不符;当采用远置边界条件时,反射波在研究时间内达不到广义结构处,可以获得无干扰的精确数值解;粘性边界能起到消减反射波的作用,但同时存在高频失稳、整体漂移等问题;粘弹性边界和无限元边界可有效控制波的反射,模拟波动穿过人工边界面向半无限域传播的特征,...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

结构—地基动力相互作用计算模型的改进及其工程应用

大型基础设施的建设是适应经济快速发展的重要保障,其中以清洁能源开发为主的高坝及核电站项目正在启动或实施,鉴于结构日趋大型复杂化及西部和东部沿海强震区的特殊性,其抗震安全研究具有重大的现实意义。本文结合中德合作研究项目(GZ566),针对服务年限较长的大型工程结构的抗震安全数值分析进行了深入的研究。1.关注于提高无限地基时域数值分析的精度与效率,从解析和数值两方面系统地研究了阻尼溶剂抽取法(Damping Solvent Extraction Method,简称DSEM)时域数值模型求解关键因素的影响,并基于模拟无限域动力特性的机理进行了实质性的探讨。进而,从数值实现中的误差源出发,提出了一种施加较大附加人工阻尼再分步依次移频抽取的阻尼溶剂逐步抽取法,该方法可以最大限度地消除反射波波动能量及抽取人工高阻尼的影响,从而降低了关键因素的相互制约性,使其能较好适应地基有限区域表面几何结构复杂多变的情况。同时,为克服原位移求解模式中存在的...  (本文共195页) 本文目录 | 阅读全文>>