Fluent数值模拟重力坝坝基渗流场的准确性分析 被引量：7

1

作者 宋永占 赵廷红 +2 位作者 张由素 蔡东成 王新峰 《水电能源科学》 北大核心 2011年第11期73-76,共4页

为探明程序中多孔介质模型求解重力坝坝基渗流场问题的准确性,采用基于有限体积法的Fluent数值模拟程序求解坝基渗流场,以半无限深简单地下轮廓线的二维稳定有压渗流场为例,不考虑多物理场耦合时,基于渗流理论,采用理论求解法计算渗流... 为探明程序中多孔介质模型求解重力坝坝基渗流场问题的准确性,采用基于有限体积法的Fluent数值模拟程序求解坝基渗流场,以半无限深简单地下轮廓线的二维稳定有压渗流场为例,不考虑多物理场耦合时,基于渗流理论,采用理论求解法计算渗流场各测点表征量的精确解,并与Fluent后处理程序输出的相应测点同一表征量的数值模拟结果进行了比较。结果表明,基于有限体积法的数值模拟结果与理论解相比误差在3%以内,可满足工程精度要求。 展开更多

关键词 重力坝 坝基 渗流场 数值模拟 CFD

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地震波斜入射条件下重力坝动力响应分析 被引量：21

2

作者 苑举卫 杜成斌 刘志明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第7期120-126,共7页

为建立反映设计地震动的斜入射波场,将地表地震动时程分量分解为斜入射的平面SV波和平面P波,使其共同作用下在地表产生与设计地震动分量相同的响应,而其他方向响应为0,根据固体介质中波的传播理论,推导了斜入射波入射角度之间的关系,以... 为建立反映设计地震动的斜入射波场,将地表地震动时程分量分解为斜入射的平面SV波和平面P波,使其共同作用下在地表产生与设计地震动分量相同的响应,而其他方向响应为0,根据固体介质中波的传播理论,推导了斜入射波入射角度之间的关系,以及幅值与设计地震动分量的联系,通过采用平面波和远场散射波混合透射的应力人工边界条件,得到了反映设计地震动的地震波斜入射条件下的解析方式,以此为基础建立了时域计算分析模型。将该方法应用于某重力坝?地基动力相互作用分析,在不同地基刚度下与垂直入射的情况进行了比较,计算结果表明:地震波斜入射时对重力坝结构有明显的影响,尤其是坝-基交界面上,结构的动力响应要大于地震波垂直入射时结构的动力响应。该方法在均匀地基假设下构造了反映地表设计地震动特征的斜入射波系,斜入射波系在地表的响应具有非一致特征,同时该方法考虑了地基的辐射阻尼,可用于重大工程在地震动非一致输入下的动力响应分析。 展开更多

关键词 时域地震响应 设计地震动 斜入射 粘弹性边界 重力坝-地基动力相互作用

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官地重力坝静动力分析 被引量：10

3

作者 何建涛 张伯艳 +1 位作者 李德玉 陈厚群 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2009年第5期35-38,共4页

对官地混凝土重力坝进行了三维静动力线弹性和非线性有限元分析。非线性分析中用LDDA方法模拟了挡水坝段坝头折坡附近碾压层面、坝基面以及深部滑裂面的力学行为,用粘弹性边界模拟了地震动能量向无限远域逸散的地基"辐射阻尼"... 对官地混凝土重力坝进行了三维静动力线弹性和非线性有限元分析。非线性分析中用LDDA方法模拟了挡水坝段坝头折坡附近碾压层面、坝基面以及深部滑裂面的力学行为,用粘弹性边界模拟了地震动能量向无限远域逸散的地基"辐射阻尼"效应。计算结果表明,非线性有限元分析所得动力反应较线性有限元(未考虑无限地基辐射阻尼影响)有明显减小(挡水坝段坝趾处主压应力除外)。主要得出了以下可供工程设计参考的结论:挡水坝段坝头折坡处主拉应力较大,需合理配筋;坝趾处主压应力较大,需采取适当措施处理;在计入无限地基辐射阻尼影响后,官地重力坝能达到校核地震作用下的"不溃坝"功能目标。 展开更多

关键词 官地混凝土重力坝 静动力有限元分析 LDDA 粘弹性边界 地基辐射阻尼

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拱坝河谷的地震波散射效应及坝基体系的动力响应 被引量：3

4

作者 林皋 陈健云 +1 位作者 周晶 王君杰 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 1998年第5期575-579,共5页

研究了局部场地条件对地震波的散射效应，对拱坝－地基体系在不均匀散射场和均匀输入场地震作用下的动力时程响应进行了对比分析．对小湾拱坝的实际分析表明，局部场地条件对地震波的散射效应对于拱坝的应力分布和峰值大小的影响是不容... 研究了局部场地条件对地震波的散射效应，对拱坝－地基体系在不均匀散射场和均匀输入场地震作用下的动力时程响应进行了对比分析．对小湾拱坝的实际分析表明，局部场地条件对地震波的散射效应对于拱坝的应力分布和峰值大小的影响是不容忽视的，甚至是至关重要的． 展开更多

关键词 拱坝 地震波 散射 河谷 坝基 动力响应

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结构-地基相互作用的频域计算模型 被引量：3

5

作者 刘钧玉 林皋 +2 位作者 胡志强 李建波 张勇 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期850-854,共5页

基于比例边界有限元法(SBFEM)建立了结构-无限地基相互作用分析的频域透射边界,这种透射边界精确满足Sommerfeld辐射条件.该方法的特点是可以根据精度需要从低阶到高阶逐步递推计算无限域刚度矩阵,应用简单且十分方便.针对文献中比较常... 基于比例边界有限元法(SBFEM)建立了结构-无限地基相互作用分析的频域透射边界,这种透射边界精确满足Sommerfeld辐射条件.该方法的特点是可以根据精度需要从低阶到高阶逐步递推计算无限域刚度矩阵,应用简单且十分方便.针对文献中比较常用的各种无限地基计算模型的适应性进行了一定的研究分析.结合无限地基上重力坝的地震响应,对无限地基迟滞效应的影响进行了对比分析,由对比结果可以看出考虑无限地基影响时的坝体最大拉应力分布比常用的无质量地基模型的计算结果约小15%;考虑迟滞效应时最大应力计算结果比不考虑迟滞效应时的计算结果增加了约25%. 展开更多

关键词 结构-地基相互作用 比例边界有限元法 透射边界 重力坝 无限域

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粘弹性人工边界在ABAQUS中的实现及应用 被引量：8

6

作者 梅魁 孟凡深 《水电能源科学》 北大核心 2010年第7期82-84,145,共4页

基于柱面波理论的二维时域人工边界,建立了人工边界点相对于散射波源的局部坐标系下的等效物理系统,利用人工边界点局部坐标系与整体坐标系的转换矩阵,推导了整体坐标下人工边界的等效物理参数,并考虑边界点与散射波源的距离变化,利用... 基于柱面波理论的二维时域人工边界,建立了人工边界点相对于散射波源的局部坐标系下的等效物理系统,利用人工边界点局部坐标系与整体坐标系的转换矩阵,推导了整体坐标下人工边界的等效物理参数,并考虑边界点与散射波源的距离变化,利用该等效物理系统模拟人工边界的散射效应,二维均匀半空间算例验证该法可减弱边界几何形状的影响,且具有较好的精度和适用性。应用该法探讨了不同地基刚度对重力坝非线性开裂损伤的影响,结果表明,地基弹性模量越小,人工边界散射的能量越多,开裂损伤的范围就越小。 展开更多

关键词 粘弹性人工边界 ABAQUS Application 局部坐标系 边界点 物理系统 散射效应 开裂损伤 地基弹性模量 均匀半空间 转换矩阵 系统模拟 物理参数 面波理论 几何形状 二维时域 地基刚度 波源 重力坝 适用性

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软土地基上的土-结构动力相互作用 被引量：22

7

作者 易伟建 杨随新 《建筑科学与工程学报》 CAS 2005年第2期61-65,共5页

对于建在软弱地基土上的高层结构,由于土-结构动力相互作用,基础的平移和转动导致结构整体发生刚体位移,特别是刚体运动中的转动不仅可能增加结构的绝对位移,并且可能加大结构的重力倾覆力矩,使结构的整体稳定性受到影响。以软土地基上... 对于建在软弱地基土上的高层结构,由于土-结构动力相互作用,基础的平移和转动导致结构整体发生刚体位移,特别是刚体运动中的转动不仅可能增加结构的绝对位移,并且可能加大结构的重力倾覆力矩,使结构的整体稳定性受到影响。以软土地基上的刚性基础及上部结构为研究对象,通过施加与重力倾覆力矩等效的侧向力来考虑重力二阶效应,并推导了考虑土-结构动力相互作用时结构的几何刚度矩阵。数值算例表明,土-结构动力相互作用对结构的位移产生较大的影响,由此所引起的重力二阶效应可能使结构抗倾覆性能偏于不安全。 展开更多

关键词 软弱地基 土-结构动力相互作用 高层结构 重力二阶效应

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基于完美匹配层人工边界的坝-基动力相互作用研究 被引量：3

8

作者 彭刚 刘云龙 +3 位作者 陈灯红 候春平 林天成 刘云辉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期3144-3152,3173,共10页

混凝土坝-地基动力相互作用是高混凝土坝地震响应分析及安全评估中一个非常重要的方面。根据完美匹配层(perfectly matched layer,简称PML)理论,对有关完美匹配层人工边界时域下的波动方程及有限元方程进行了推导。通过瞬态动力荷载作... 混凝土坝-地基动力相互作用是高混凝土坝地震响应分析及安全评估中一个非常重要的方面。根据完美匹配层(perfectly matched layer,简称PML)理论,对有关完美匹配层人工边界时域下的波动方程及有限元方程进行了推导。通过瞬态动力荷载作用波吸收性能问题验证了PML人工边界模拟远域辐射阻尼的准确性和稳定性。构建基于域缩减法(domain reduction method,简称DRM)与PML人工边界联合的地震动输入模型,验证了基于PML人工边界地震动输入模型的可靠性和有效性。以某混凝土重力坝挡水坝段为例,比较了PML人工边界及动输入模型、传统无质量地基模型以及黏弹性人工边界模型的结果。结果表明:采用PML人工边界后,坝体坝顶点的水平、竖直相对位移动力响应峰值较无质量地基模型分别减小了约40.6%、31.7%,且PML人工边界与黏弹性人工边界的相对峰值位移较为接近,从而为大坝地震动响应分析和合理的地震动输入提供参考。 展开更多

关键词 完美匹配层人工边界 坝-基动力相互作用 域缩减法 地震动输入 重力坝地震响应

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求解结构-无限地基动力相互作用的高阶透射边界频域方法 被引量：2

9

作者 宁宝宽 张思淼 +1 位作者 刘钧玉 孟晋 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2016年第4期56-62,共7页

基于比例边界有限元法(scaled boundary finite element method,SBFEM)对结构-无限地基系统进行了频域的动力相互作用分析。通过一种新的高阶透射边界对无限地基进行模拟,该透射边界是基于无限域动力刚度矩阵的连分式解形式,连分式的系... 基于比例边界有限元法(scaled boundary finite element method,SBFEM)对结构-无限地基系统进行了频域的动力相互作用分析。通过一种新的高阶透射边界对无限地基进行模拟,该透射边界是基于无限域动力刚度矩阵的连分式解形式,连分式的系数通过以动力刚度矩阵表示的比例边界有限元方程递推计算。通过数值算例验证了该高阶透射边界的收敛性,并与解析解进行了比较,表明该方法具有较高的精度。最后对重力坝-库水-无限地基系统进行了频域分析,将计算结果与无质量地基模型进行了对比。对比结果表明,所提地基模型计算的结果与无质量地基模型的计算结果相比降低约20%。该方法可以有效地进行二维和三维大型结构-地基相互作用分析。 展开更多

关键词 结构-地基相互作用 比例边界有限元法 透射边界 重力坝 无限域

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粘弹性人工边界理论及其在重力坝模态分析中的运用 被引量：6

10

作者 李根 陈庆涛 +2 位作者 侯攀 潘利坦 刘安荣 《水利与建筑工程学报》 2009年第4期126-129,共4页

研究了在结构—地基动力相互作用问题中,人工边界理论的发展过程,重点分析粘弹性人工边界的理论价值和可行性。通过使用有限元分析软件ANSYS,设置combin14单元的参数属性,实现了对粘弹性人工边界的模拟并验证其性能的准确性。对重力坝... 研究了在结构—地基动力相互作用问题中,人工边界理论的发展过程,重点分析粘弹性人工边界的理论价值和可行性。通过使用有限元分析软件ANSYS,设置combin14单元的参数属性,实现了对粘弹性人工边界的模拟并验证其性能的准确性。对重力坝在考虑结构—地基相互作用的情况下进行了模态分析,并和不考虑相互作用、假定地基为刚性条件下的情况进行比较。 展开更多

关键词 结构—地基动力相互作用 粘弹性人工边界 重力坝 模态分析 ANSYS

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基于增量动力分析的混凝土重力坝抗震性能分析 被引量：13

11

作者 陈灯红 谢京辉 杨乃鑫 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期48-55,共8页

基于性能的抗震设计理念,利用增量动力分析法(IDA)结合所建立的混凝土重力坝模型,根据分位分析结果评估重力坝抗震性能。以Koyna重力坝为例,分别建立以无质量地基法和附加质量法的传统模型和以黏弹性边界法和流固耦合法建立的坝体-地基... 基于性能的抗震设计理念,利用增量动力分析法(IDA)结合所建立的混凝土重力坝模型,根据分位分析结果评估重力坝抗震性能。以Koyna重力坝为例,分别建立以无质量地基法和附加质量法的传统模型和以黏弹性边界法和流固耦合法建立的坝体-地基-库水相互作用抗震分析模型。选取16条地震记录作为输入,选取地面峰值加速度作为地震强度指标、坝顶相对位移作为结构性能指标,以此为基础作IDA曲线。将两种模型分位分析结果进行对比,结果表明:针对不同保证率的地面峰值加速度(PGA),新模型总体安全冗余度高于传统模型10%～20%,以传统方法建立的抗震分析模型的计算结果偏于保守,Koyna大坝的极限抗震能力约为0. 45g,其功能保障水平约为0. 34g; IDA方法也将为今后大坝抗震设计提供一种新的思路。 展开更多

关键词 增量动力分析 坝体-地基-库水相互作用 黏弹性边界 流固耦合 抗震性能评价

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用Lagrangian水体位移元求解坝体与库水的动力耦合问题 被引量：3

12

作者 陈和群 何学春 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1996年第2期14-20,共7页

从水体基本方程出发，建立Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ水体位移有限元支配方程，推导了水体位移元的基本计算公式，并对平面９结点水体位移元的自振特性和数值积分进行了深入研究，在单元劲度公式中采用降阶积分技术和引进旋转约束系数等消除... 从水体基本方程出发，建立Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ水体位移有限元支配方程，推导了水体位移元的基本计算公式，并对平面９结点水体位移元的自振特性和数值积分进行了深入研究，在单元劲度公式中采用降阶积分技术和引进旋转约束系数等消除全部不需要的零能振型．最后，对Ｋｏｙｉｎａ重力坝进行了地震响应分析。 展开更多

关键词 重力坝 水体位移 动力耦合 地震响应

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均质土坝非平稳随机地震反应分析 被引量：3

13

作者 王志华 胡庆兴 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2010年第1期35-40,47,共7页

考虑地震荷载的随机性及强度、频率的非平稳性,基于作者提出的适用于非平稳随机过程的一般随机地震动模型,采用虚拟激励法,建立了非平稳随机地震反应分析方法,并将其应用于某实际均质土坝动力分析中。土石坝及坝基体系采用整体有限元离... 考虑地震荷载的随机性及强度、频率的非平稳性,基于作者提出的适用于非平稳随机过程的一般随机地震动模型,采用虚拟激励法,建立了非平稳随机地震反应分析方法,并将其应用于某实际均质土坝动力分析中。土石坝及坝基体系采用整体有限元离散,坝体和坝基材料的动力非线性性能以等效线性化方法考虑。首先,基于目标加速度时程的强度和能量信息,确定了作为输入的加速度时—频演变功率谱密度;其次,比较了确定性时程动力分析和非平稳随机分析的结果,探讨了频率非平稳随机地震激励下的土石坝地震反应特性;最后,比较了2种不同坝基条件下的土石坝非平稳随机地震反应,探讨了频率非平稳随机激励下的土石—坝基动力相互作用。分析结果表明:地震动的频率非平稳性对土石坝动力反应有一定影响;坝体—坝基动力相互作用在地震过程中的不同阶段表现有所不同,主震阶段的相互作用显著。 展开更多

关键词 随机地震动 均质土坝 频率非平稳 坝体-坝基动力相互作用

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混凝土大坝抗震安全评价的发展趋向 被引量：34

14

作者 林皋 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2006年第1期1-12,共12页

一大批世界级超高拱坝已经和即将在我国西南和西北强地震活动区进行建设。大坝在国民经济发展中占有重要地位,大坝的抗震安全评价将成为我国地震工程研究的一个重要方向。本文对大坝抗震安全评价的研究现状进行了扼要总结,特别对大坝抗... 一大批世界级超高拱坝已经和即将在我国西南和西北强地震活动区进行建设。大坝在国民经济发展中占有重要地位,大坝的抗震安全评价将成为我国地震工程研究的一个重要方向。本文对大坝抗震安全评价的研究现状进行了扼要总结,特别对大坝抗震安全有关的若干重要技术问题进行了深入讨论。其中包括抗震设防标准与地震动输入模式;混凝土材料的率敏感特性及其对大坝地震响应的影响;坝-水库-地基动力相互作用效应;强震时拱坝横缝的非线性张合效应;混凝土大坝的非线性地震响应与损伤发展的模拟等。对现有分析模型和方法的有效性及其局限性进行了评述。最后,对该课题今后进一步研究的方向提出了建议。 展开更多

关键词 混凝土大坝 抗震性能 抗震安全性评价 坝-水库-地基动力相互作用 接缝非线性机制 非线性地震响应分析

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基于锥体理论的三维拱坝无限地基SBFEM模型 被引量：2

15

作者 杜建国 林皋 钟红 《水电能源科学》 2006年第1期25-29,共5页

基于锥体动力学理论,提出一种合理的三维拱坝无限地基SBFEM模型,利用具有马鞍面为表面的半无限空间代替拱坝无限地基。经算例验证,该模型精度可靠,能够方便高效地解决拱坝—无限地基的相互作用问题,从而拓展了SBFEM的应用范围。

关键词 比例边界有限元方法 锥体动力学理论 三维拱坝无限地基 结构—无限地基相互作用

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大坝-地基动力相互作用研究中的几个问题 被引量：3

16

作者 杜建国 林皋 谢清粮 《水利与建筑工程学报》 2008年第3期1-4,17,共5页

随着水利工程发展的需要,大坝-地基动力相互作用问题越来越受到关注。在查阅大量的文献资料的基础上,提出了目前大坝-地基动力相互作用研究中所面临的几个主要问题,对水利工程、地震工程相关领域的深入研究和工程实践具有重要的指导意义。

关键词 大坝-地基动力相互作用 水利工程 地震

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大坝抗震分析中地震动输入方式研究 被引量：5

17

作者 林皋 《人民长江》 北大核心 2014年第23期35-38,共4页

大坝、核电厂结构、桥梁等重要建(构)筑物的地震响应分析均要考虑结构和无限地基的动力相互作用问题。对一般文献中常用的3类地震输入模式的合理性进行了讨论,即等价惯性力地震动输入模型、基础边界地震动输入模型、与上部结构互动的地... 大坝、核电厂结构、桥梁等重要建(构)筑物的地震响应分析均要考虑结构和无限地基的动力相互作用问题。对一般文献中常用的3类地震输入模式的合理性进行了讨论,即等价惯性力地震动输入模型、基础边界地震动输入模型、与上部结构互动的地震动输入模型。研究结果表明,前两个模型忽略的条件较多,应用范围及受到一定的局限,准确性受到一定影响;而后一种模型既考虑了建坝对原自由场地震动的影响,又考虑了坝与无限地基动力相互作用的空间耦合及时间耦合的影响,具有较好的适用性及准确性。 展开更多

关键词 地震动输入 结构地基动力相互作用 大坝抗震 人工边界

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重力坝-基岩相互作用系统人工边界动力分析 被引量：1

18

作者 麻媛 《人民黄河》 CAS 北大核心 2014年第7期109-111,114,共4页

以大型有限元软件ANSYS为平台集中比较了目前工程中广泛应用的几种人工边界条件,详细分析了半无限地基在各种人工边界以及不同频率的输入荷载作用下的动力分析结果的精确性和稳定性,对重力坝-基岩系统地震响应进行了数值分析。结果表明... 以大型有限元软件ANSYS为平台集中比较了目前工程中广泛应用的几种人工边界条件,详细分析了半无限地基在各种人工边界以及不同频率的输入荷载作用下的动力分析结果的精确性和稳定性,对重力坝-基岩系统地震响应进行了数值分析。结果表明,人工边界的模拟精度与输入荷载的动力特性以及介质的弹性波速存在紧密的关系,当荷载激励频率较高时,相对较高的弹性波速才能保证人工边界的稳定性;黏弹性人工边界简单实用,能更好地模拟人工边界外半无限介质的弹性恢复性能和能量辐射作用。 展开更多

关键词 水工结构 人工边界 重力坝 - 地基系统 动力分析 地震波

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考虑结构—地基交互作用的重力坝深层抗滑动力稳定性研究 被引量：1

19

作者 周星德 刘谦敏 +3 位作者 王玉 蒋扬 刘广波 石星星 《红水河》 2011年第2期25-28,共4页

我国大坝多建于高地震区域的中西部地区,对其进行抗震分析十分必要。文章以重力坝为研究对象,考虑到坝基岩体多存在软弱结构面和缓倾角裂隙等,着重研究地震作用时的重力坝深层抗滑稳定性。为了反映无限地基对结构的影响,文章采用在结构... 我国大坝多建于高地震区域的中西部地区,对其进行抗震分析十分必要。文章以重力坝为研究对象,考虑到坝基岩体多存在软弱结构面和缓倾角裂隙等,着重研究地震作用时的重力坝深层抗滑稳定性。为了反映无限地基对结构的影响,文章采用在结构-地基交界面处附加弹簧和阻尼的方式进行处理,其中,在确定弹簧刚度和阻尼参数时采用了阻尼抽取法。这样处理就可以采用较小的计算区域,不仅可以降低动力分析的计算量,而且计算精度也得以提高。 展开更多

关键词 重力坝 深层抗滑稳定性 结构-地基交互作用 阻尼溶剂抽取法

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大坝抗震分析与安全评价 被引量：5

20

作者 林皋 《水电与抽水蓄能》 2017年第2期14-27,共14页

基于大连理工大学近期开展的一些研究工作,对大坝抗震分析和安全评价有关的一些重要问题提出了看法和讨论意见。主要包括坝—库水动力相互作用、坝—地基动力相互作用、大坝抗震分析的精细化数值模型、大坝的超载潜力与抗震安全性评价。

关键词 比例边界有限元方法 大坝抗震特性 坝—库水动力相互作用 坝—地基动力相互作用 高精度应力分析

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