流体饱和多孔介质黏弹性动力人工边界 被引量：13

1

作者 王子辉 赵成刚 董亮 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第5期605-611,共7页

基于Biot流体饱和多孔介质本构方程,分别考察具有辐射阻尼性质的外行柱面波和球面波在圆柱面和球面人工边界上引起的法向、切向应力的表达式．在应力表达形式上,固相介质和孔隙流体的法向和切向应力都是由两项组成,它们分别与质点的位... 基于Biot流体饱和多孔介质本构方程,分别考察具有辐射阻尼性质的外行柱面波和球面波在圆柱面和球面人工边界上引起的法向、切向应力的表达式．在应力表达形式上,固相介质和孔隙流体的法向和切向应力都是由两项组成,它们分别与质点的位移和速度成正比,因此,可在人工边界的法向和切向设置连续分布的并联弹簧-黏滞阻尼器,用来模拟人工边界以外的无限域介质对来自有限计算域的外行波动的能量吸收作用,从而形成了流体饱和多孔介质的黏弹性动力人工边界．流体饱和多孔介质的黏弹性动力人工边界可方便地与大型通用软件结合,用于分析饱和土中复杂的结构-地基动力相互作用问题．算例表明流体饱和多孔介质黏弹性动力人工边界具有较好的精度和稳定性． 展开更多

关键词 流体饱和多孔介质 黏弹性动力人工边界 有限元法 无限域 辐射阻尼

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基于ABAQUS的粘弹性动力人工边界精确自动施加 被引量：19

2

作者 徐磊 叶志才 +1 位作者 任青文 杜小凯 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 2010年第1期20-23,共4页

粘弹性动力人工边界在结构-地基动力相互作用问题的有限元分析中已得到了广泛的应用,但对于规模较大的复杂计算模型而言,粘弹性动力人工边界的施加存在着前处理工作量浩繁、施加精度不高等问题.为此,基于粘弹性动力人工边界理论及ABAQU... 粘弹性动力人工边界在结构-地基动力相互作用问题的有限元分析中已得到了广泛的应用,但对于规模较大的复杂计算模型而言,粘弹性动力人工边界的施加存在着前处理工作量浩繁、施加精度不高等问题.为此,基于粘弹性动力人工边界理论及ABAQUS软件平台,提出了粘弹性动力人工边界精确自动施加方法,编制了相关程序并进行了验证.算例将本文方法和通常的近似施加方法进行了对比分析,结果表明,近似施加方法会引起较大计算误差,本文所提出方法的施加简便性、施加精度均优于通常的近似施加方法. 展开更多

关键词 粘弹性动力人工边界 ABAQUS 自动施加

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颗粒离散单元法动力人工边界设置方法 被引量：3

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作者 周兴涛 盛谦 +3 位作者 崔臻 冷先伦 付晓东 马亚丽娜 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2671-2680,2690,共11页

采用颗粒离散单元法进行动力计算时,人工截断边界上需设置吸收边界条件,以防止波的反射。鉴于颗粒离散单元数值计算模型的人工边界上颗粒单元半径大小不一、边界面凸凹不平,在连续介质的黏性、黏弹性、自由场边界条件方程基础之上,推导... 采用颗粒离散单元法进行动力计算时,人工截断边界上需设置吸收边界条件,以防止波的反射。鉴于颗粒离散单元数值计算模型的人工边界上颗粒单元半径大小不一、边界面凸凹不平,在连续介质的黏性、黏弹性、自由场边界条件方程基础之上,推导出适用于离散介质的等效方程。在离散介质的黏性边界条件等效方程中引入微调系数,提出比值迭代法以快速确定其最优值,以实现对波的最佳吸收。采用二维颗粒离散单元计算软件PFC2D,分别建立黏性、黏弹性、自由场边界条件相关数值分析模型,探讨颗粒分布模式对黏性边界上颗粒单元半径、速度分布及比值迭代过程的影响;采用外源波动算例及经典Lamb问题算例验证黏弹性边界设置方法的正确性;通过隧洞算例检验提出的自由场边界条件设置方法的正确性。 展开更多

关键词 颗粒离散单元法 动力人工边界 黏性边界 黏弹性边界 自由场边界

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流体饱和多孔介质黏弹性动力人工边界 被引量：4

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作者 王国军 赵成刚 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2007年第3期54-59,共6页

基于Biot流体饱和多孔介质本构方程,采用平面波和远场散射波经验叠加来反映外行波传播,以经验参数反映人工边界外行波动的衰减和多角度透射特性。在人工边界处分别施加反映固相和液相介质传播效应的弹簧及阻尼来模拟人工边界以外的无限... 基于Biot流体饱和多孔介质本构方程,采用平面波和远场散射波经验叠加来反映外行波传播,以经验参数反映人工边界外行波动的衰减和多角度透射特性。在人工边界处分别施加反映固相和液相介质传播效应的弹簧及阻尼来模拟人工边界以外的无限域介质对来自有限域的外行波的能量的吸收作用。从而形成一种流体饱和多孔介质的黏弹性动力人工边界。数值算例表明:边界的精度和稳定性高于现有的黏性边界、黏弹性人工边界及一阶透射边界。 展开更多

关键词 流体饱和多孔介质 黏弹性动力人工边界 有限元法

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饱和多孔介质三维时域黏弹性人工边界与动力反应分析的显式有限元法 被引量：8

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作者 李伟华 刘清华 赵成刚 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2460-2469,共10页

本文基于Biot的饱和多孔介质本构方程,考察具有辐射阻尼的外行球面波,推导了饱和多孔介质三维黏弹性人工边界的法向和切向边界方程;在已有的饱和多孔介质二维显式有限元数值计算方法基础上,提出该理论的三维方法,并开发了实现该三维方... 本文基于Biot的饱和多孔介质本构方程,考察具有辐射阻尼的外行球面波,推导了饱和多孔介质三维黏弹性人工边界的法向和切向边界方程;在已有的饱和多孔介质二维显式有限元数值计算方法基础上,提出该理论的三维方法,并开发了实现该三维方法的有限元程序.算例表明饱和多孔介质三维时域黏弹性人工边界与动力反应分析的显式有限元法具有较好的精度和稳定性. 展开更多

关键词 饱和多孔介质 三维黏弹性动力人工边界 有限元法

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ABAQUS岩土动力分析的静-动力统一人工边界研究 被引量：11

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作者 左得奇 蒋良潍 +2 位作者 骆达 杜美玲 葛学军 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2022年第2期201-211,共11页

岩土动力学分析结果可靠性受人工边界条件及动力作用输入方式影响。在剖析ABAQUS无限元静、动力理论基础上,结合二维简单水平地基模型,研究了无限元边界生成初始地应力的计算精度及其改进方法,提出了综合考虑内、外源振动问题的改进静-... 岩土动力学分析结果可靠性受人工边界条件及动力作用输入方式影响。在剖析ABAQUS无限元静、动力理论基础上,结合二维简单水平地基模型,研究了无限元边界生成初始地应力的计算精度及其改进方法,提出了综合考虑内、外源振动问题的改进静-动力统一人工边界。研究表明:因ABAQUS中无限元缺乏对边界节点力等效约束刚度的校核,其直接应用体力作用下的初始应力计算将产生较大误差继而影响后续结果,需考虑引入有限元静力边界等效节点力加以修正;通过在静、动力计算问题中选取相应的边界等效节点力,改进的无限元静-动力统一人工边界对静力及需要考虑静、动力综合效应的内源、外源问题均具有较好的适用性。 展开更多

关键词 无限元 静-动力统一人工边界 数值模拟 岩土动力分析

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隧道地震响应中的人工边界和地震动输入方法研究 被引量：7

7

作者 丁祖德 陈誉升 资昊 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2022年第3期52-61,共10页

动力人工边界及地震动输入方法是影响地下结构动力响应结果精度和可靠性的关键问题。为了对比常见人工边界的计算精度和实用性,提高结构地震响应数值模拟的计算效率,结合ABAQUS有限元软件的二次开发功能,采用Python语言编写了粘弹性边... 动力人工边界及地震动输入方法是影响地下结构动力响应结果精度和可靠性的关键问题。为了对比常见人工边界的计算精度和实用性,提高结构地震响应数值模拟的计算效率,结合ABAQUS有限元软件的二次开发功能,采用Python语言编写了粘弹性边界、无限元边界、自由度绑定边界及竖向约束边界等常见动力人工边界的自动施加及地震动输入程序。在此基础上,结合自由场模型、隧道地震响应数值解和解析解,验证波动输入法和振动输入法及各人工边界模型的有效性,进一步探讨振动输入法与波动输入法的差异性。结果表明:采用等效节点力的波动输入时,基于各动力人工边界的计算结果均与远置边界及解析解基本重合,具有良好的计算精度,也说明所开发的人工边界及地震动输入程序的有效性。采用位移、速度或加速度时程的振动输入时,只适于远置边界或等位移边界。与其他人工边界相比,自由度绑定边界施加方便快捷,对2种地震动输入方法均适用。此外,地震动输入方式对结构地震响应存在明显影响,绝大多数地下结构的场地条件宜采用波动输入法。 展开更多

关键词 隧道工程 动力人工边界 ABAQUS二次开发 波动输入法 振动输入法

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开放系统非线性动力反应分析的一种算法 被引量：5

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作者 廖维张 杜修力 +1 位作者 赵密 李立云 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期115-119,共5页

由于考虑非线性因素影响,动力荷载作用下地下结构反应分析中需将静力反应作为其初始条件．由于透射人工边界、黏性人工边界等局部人工边界条件存在零频限制问题,不能将静力反应的初始条件直接用于这类人工边界条件模拟的动力系统分析中... 由于考虑非线性因素影响,动力荷载作用下地下结构反应分析中需将静力反应作为其初始条件．由于透射人工边界、黏性人工边界等局部人工边界条件存在零频限制问题,不能将静力反应的初始条件直接用于这类人工边界条件模拟的动力系统分析中．以往求解静力问题时采用固定边界,再将由此产生的反力作为边界约束力用于动力分析,造成了静、动力分析模型的边界条件不统一．本文将无零频限制的黏弹性人工边界用于动力荷载作用下的地下结构非线性动力反应分析,实现了此类问题在静、动力分析时边界条件的统一性,并以爆炸荷载作用下地下结构的反应分析为例在大型通用显式有限元程序LS-DYNA中实现了这一算法． 展开更多

关键词 地下结构 动力反应 边界条件 静动力统一人工边界算法

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考虑水平及竖向地震影响的盾构隧道动力分析及Pushover方法研究 被引量：2

9

作者 谷音 朱清 +1 位作者 钟华 卓卫东 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2017年第S1期44-51,共8页

为了研究竖向地震对盾构隧道的影响,并得到考虑竖向地震影响的简化静力计算方法,基于静动力统一粘弹性人工边界单元,分别建立了包含周围地基土-盾构隧道结构体系的二维非线性有限元动力和静力模型,研究了地铁隧道结构的地震反应特性,对... 为了研究竖向地震对盾构隧道的影响,并得到考虑竖向地震影响的简化静力计算方法,基于静动力统一粘弹性人工边界单元,分别建立了包含周围地基土-盾构隧道结构体系的二维非线性有限元动力和静力模型,研究了地铁隧道结构的地震反应特性,对比了仅考虑水平地震和同时考虑竖向地震输入情况下,盾构隧道的动力反应,分析了竖向地震对盾构隧道的动力性能的影响,可以看出,竖向地震对地下盾构隧道影响较大,应考虑竖向地震影响,并提出一些抗震措施建议.通过静力计算模型,基于一维动力模型输入水平地震和竖向地震波作用,获得土层的分布形式,得到一维场地反应计算目标位移,研究了考虑水平及竖向输入的静力推倒的弹塑性方法(Pushover分析)的加载模式,并采用竖向均布的体力模拟竖向地震动,与动力时程计算结果进行对比研究,讨论了考虑竖向Pushover方法的适用性,提出了考虑竖向地震荷载的静力简化方法,采用倾斜度作为抗震性能指标,并讨论了隧道结构的地震破坏准则。 展开更多

关键词 盾构隧道 竖向地震反应 PUSHOVER分析 加载模式 粘弹性静动力统一人工边界单元

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移动荷载作用下高速铁路路基动应力的空间分布 被引量：22

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作者 薛富春 张建民 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期86-91,共6页

以设计度速350km/h的高速铁路为研究对象,建立轨道-路基-地基大系统的全尺寸精细化非线性真三维数值分析模型,考虑底座板底面和基床表层表面之间的接触状态非线性、路基土和地基土的材料非线性,模拟路基和轨道系统的施工过程和8列编组的... 以设计度速350km/h的高速铁路为研究对象,建立轨道-路基-地基大系统的全尺寸精细化非线性真三维数值分析模型,考虑底座板底面和基床表层表面之间的接触状态非线性、路基土和地基土的材料非线性,模拟路基和轨道系统的施工过程和8列编组的CRH3型动车组的运行过程,开展大规模计算揭示移动荷载作用下路基内部动应力的空间分布规律。计算结果表明,在荷载的移动过程中,动应力具有时空瞬变特性;沿路基断面横向,从轨道板底面到底座板底面,竖向动应力波动较大,基床表层底面及以下波动很小,可视为均匀分布;沿深度方向,不同时刻的竖向动应力分布规律相似,但数值大小有所差别;沿线路纵向、竖向动应力峰值出现的位置与该时刻荷载作用位置相对应;与20%、10%、5%竖向自重应力相等的竖向动应力深度分别为轨道板顶面以下约1.6、2.8、3.8m,相邻荷载的叠加效应影响深度为轨道板顶面以下约7.6m。 展开更多

关键词 高速铁路 移动荷载 三维黏弹性静-动力统一人工边界 叠加效应 影响深度

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地震区棚洞合理结构形式的研究 被引量：6

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作者 伍臣宇 高峰 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第1期27-31,共5页

以傍山隧道为研究对象,计算了地震动作用下不同结构形式棚洞的主应力和位移。采用大型有限元软件AN-SYS对棚洞进行了地震反应分析,根据D-P屈服准则,利用静-动力统一人工边界建立边界条件。研究表明:半拱斜柱式棚洞比半拱直柱式棚洞的抗... 以傍山隧道为研究对象,计算了地震动作用下不同结构形式棚洞的主应力和位移。采用大型有限元软件AN-SYS对棚洞进行了地震反应分析,根据D-P屈服准则,利用静-动力统一人工边界建立边界条件。研究表明:半拱斜柱式棚洞比半拱直柱式棚洞的抗震性能更优越;拱式棚洞比柱式棚洞抗震性能更好;柱式棚洞柱与横梁的连接形式不同而应力分布规律发生变化;地震时,洞顶回填土与边坡的交界面可能产生滑动。 展开更多

关键词 棚洞 地震 有限元 静-动力统一人工边界 合理结构

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