传统有限元法对大坝-不规则地基-库水系统进行建模时存在一定的局限性。基于ABAQUS二次开发接口,实现了比例边界有限元方法(scaled boundary finite element method,SBFEM)与八叉树网格的结合,建立了一种考虑真实地形的高拱坝-不规则地...传统有限元法对大坝-不规则地基-库水系统进行建模时存在一定的局限性。基于ABAQUS二次开发接口,实现了比例边界有限元方法(scaled boundary finite element method,SBFEM)与八叉树网格的结合,建立了一种考虑真实地形的高拱坝-不规则地基-库水系统自动建模方法。利用构建的八叉树比例边界有限元法对某重力坝地震响应进行了数值验证。随后对NG5拱坝系统分别基于平整地基和不规则地基进行线弹性和非线性动力响应分析。结果表明:在地震作用下,相较于简化的平整地基拱坝系统,不规则地基拱坝系统坝顶与坝底横河向相对位移以及第一主应力峰值变化较大,分别增加了73.5%和103.6%;考虑拱坝横缝以及材料非线性的情况下,坝顶与坝底横河向相对位移以及顺河向相对位移和相对速度分别增加了43.9%、32.0%和56.6%,同时边缝的法向开度增加尤为显著,增加了388.9%和381.8%,开度峰值增加了105%,在应力和损伤方面,第一主应力峰值增加了81.6%,损伤较大的区域也沿着坝体底部进行了扩展。展开更多
应力强度因子是预测荷载作用下结构中裂纹产生和扩展的重要参数。半解析的比例边界有限元法结合了有限元和边界元法的优势,在裂纹尖端或存在奇异应力的区域不需要局部网格细化,可以直接提取应力强度因子。在比例边界有限元法计算应力强...应力强度因子是预测荷载作用下结构中裂纹产生和扩展的重要参数。半解析的比例边界有限元法结合了有限元和边界元法的优势,在裂纹尖端或存在奇异应力的区域不需要局部网格细化,可以直接提取应力强度因子。在比例边界有限元法计算应力强度因子的框架下,引入随机参数进行蒙特卡罗模拟(Monte Carlo simulation, MCS),并提出一种新颖的基于MCS的不确定量化分析。与直接的MCS不同,采用奇异值分解构造低阶的子空间,降低系统的自由度,并使用径向基函数对子空间进行近似,通过子空间的线性组合获得新的结构响应,实现基于MCS的快速不确定量化分析。考虑不同荷载状况下,结构形状参数和材料属性参数对应力强度因子的影响,使用改进的MCS计算应力强度因子的统计特征,量化不确定参数对结构的影响。最后通过若干算例验证了该算法的准确性和有效性。展开更多
文摘传统有限元法对大坝-不规则地基-库水系统进行建模时存在一定的局限性。基于ABAQUS二次开发接口,实现了比例边界有限元方法(scaled boundary finite element method,SBFEM)与八叉树网格的结合,建立了一种考虑真实地形的高拱坝-不规则地基-库水系统自动建模方法。利用构建的八叉树比例边界有限元法对某重力坝地震响应进行了数值验证。随后对NG5拱坝系统分别基于平整地基和不规则地基进行线弹性和非线性动力响应分析。结果表明:在地震作用下,相较于简化的平整地基拱坝系统,不规则地基拱坝系统坝顶与坝底横河向相对位移以及第一主应力峰值变化较大,分别增加了73.5%和103.6%;考虑拱坝横缝以及材料非线性的情况下,坝顶与坝底横河向相对位移以及顺河向相对位移和相对速度分别增加了43.9%、32.0%和56.6%,同时边缝的法向开度增加尤为显著,增加了388.9%和381.8%,开度峰值增加了105%,在应力和损伤方面,第一主应力峰值增加了81.6%,损伤较大的区域也沿着坝体底部进行了扩展。
文摘应力强度因子是预测荷载作用下结构中裂纹产生和扩展的重要参数。半解析的比例边界有限元法结合了有限元和边界元法的优势,在裂纹尖端或存在奇异应力的区域不需要局部网格细化,可以直接提取应力强度因子。在比例边界有限元法计算应力强度因子的框架下,引入随机参数进行蒙特卡罗模拟(Monte Carlo simulation, MCS),并提出一种新颖的基于MCS的不确定量化分析。与直接的MCS不同,采用奇异值分解构造低阶的子空间,降低系统的自由度,并使用径向基函数对子空间进行近似,通过子空间的线性组合获得新的结构响应,实现基于MCS的快速不确定量化分析。考虑不同荷载状况下,结构形状参数和材料属性参数对应力强度因子的影响,使用改进的MCS计算应力强度因子的统计特征,量化不确定参数对结构的影响。最后通过若干算例验证了该算法的准确性和有效性。
文摘基于相似拼接线的比例坐标变换,提出了能精确模拟成层半空间的改进比例边界有限元法,在频域中建立了复杂成层场地散射场分析的高精度模型。该方法采用相似拼接线作为比例缩放中心,克服了比例边界有限元法(scaled boundary finite element method,简称SBFEM)由相似性导致求解范围受限的困难,成功地将比例边界有限元法的求解范围扩展到水平及倾斜成层半空间。基于改进比例边界有限元法,建立了复杂成层半空间散射场的求解模型,其中采用子结构法将复杂边界条件的散射问题转化为土-结构相互作用问题,降低了地震波散射问题的计算复杂度,这种转化在线弹性框架内严格成立。通过计算典型算例,验证了提出模型的准确性。采用提出的新模型,分析了水平成层场地中峡谷-地下孔洞耦合体系的散射问题。数值算例表明:与峡谷下无孔洞的情况相比,地下孔洞的存在会放大峡谷表面散射位移幅值,并且对于方形截面孔洞这种放大作用更明显。
