车辆-轨道非线性耦合系统显隐式求解算法的收敛性分析

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作者 秦佳良 刘林芽 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期113-119,共7页

针对车辆-轨道非线性耦合系统的动力学方程联立求解过程,将车辆和轨道分别考虑为2个子系统,通过2个子系统之间的位移协调和轮轨非线性接触力耦合,再结合显隐式积分格式,提出车辆-轨道非线性耦合系统的分离迭代和分离同步两种求解方法,... 针对车辆-轨道非线性耦合系统的动力学方程联立求解过程,将车辆和轨道分别考虑为2个子系统,通过2个子系统之间的位移协调和轮轨非线性接触力耦合,再结合显隐式积分格式,提出车辆-轨道非线性耦合系统的分离迭代和分离同步两种求解方法,通过算例验证了两种方法的正确性,并对两种求解方法的收敛性进行了对比分析。计算结果表明:显隐式分离迭代法和显隐式分离同步法的最大有效时间步长分别是0.5、0.1 ms;在时间步长较大时,采用Aitken加速法可以起到增强显隐式分离迭代法的计算稳定性的作用,但Aitken加速法的作用会随着时间步长的减小而变小;相同时间步长下显隐式分离同步法的计算效率要比显隐式分离迭代法高,但可以通过选用较大的时间步长来提高显隐式分离迭代法的计算效率。 展开更多

关键词 车辆-轨道非线性耦合系统 显隐式积分 分离迭代法 分离同步法 Aitken加速法

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一种显隐式积分方法及其应用

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作者 张艳红 胡晓 《世界地震工程》 CSCD 2004年第1期17-22,共6页

在实际工程结构动力反应分析中,往往由于结构型式十分复杂,常用的两种直接积分方法,即显式积分方法和隐式积分方法,在使用中都存在着一定的局限性,如何将这两种积分方法合理有效地结合起来,是一个十分有意义的研究课题。针对实际工程问... 在实际工程结构动力反应分析中,往往由于结构型式十分复杂,常用的两种直接积分方法,即显式积分方法和隐式积分方法,在使用中都存在着一定的局限性,如何将这两种积分方法合理有效地结合起来,是一个十分有意义的研究课题。针对实际工程问题中整体结构计算时间步长的选择往往受局部区域的材料特性、尺寸大小等因素影响的这一现象,提出了一种对结构局部区域进行隐式积分、对其余区域进行显式积分的显隐式积分方法,这种积分格式相对于显式积分格式而言,能显著提高整体结构的计算速度。最后采用两个数值计算实例对这一方法进行验证。 展开更多

关键词 显式积分 隐式积分 显隐式积分 局部区域 工程结构 地震波动

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结构动力响应分析的三阶显隐式时程积分方法 被引量：4

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作者 陈元昌 张邦基 +1 位作者 张农 郑敏毅 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期195-200,366,共6页

基于泰勒级数展开式提出了一种用于结构动力响应分析的高精度时程积分方法,该方法假设t时刻的速度和加速度由t-Δt时刻、t时刻、t+Δt时刻的速度和加速度加权表示,并可根据求解需要调节权值,将积分算法构造成隐式格式或显式格式。通过... 基于泰勒级数展开式提出了一种用于结构动力响应分析的高精度时程积分方法,该方法假设t时刻的速度和加速度由t-Δt时刻、t时刻、t+Δt时刻的速度和加速度加权表示,并可根据求解需要调节权值,将积分算法构造成隐式格式或显式格式。通过理论分析和数值算例,计算讨论了该算法的稳定性和精度,确定了最佳的权值和允许的时间步长。结果表明:本文算法最高具有三阶精度,且具有振幅衰减率低、周期延长率极小等优点。最后结合一个铁道工程实例,表明本文算法适用于大型非线性动态响应的精确快速求解。 展开更多

关键词 动力响应分析 数值积分方法 显隐式 稳定性和精度

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显隐式分析方法在复合材料失效分析中的应用 被引量：3

4

作者 贾利勇 周正光 贺高 《航空科学技术》 2014年第6期66-69,共4页

针对复合材料失效等准静态问题,提出了显隐式联合的求解方法:在加载前期,非线性程度较低时,采用计算效率较高的隐式求解器求解;在材料出现损伤后,非线性程度较高时,改用条件收敛的显式求解器推进计算,中间通过数据传递将材料的应力应变... 针对复合材料失效等准静态问题,提出了显隐式联合的求解方法:在加载前期,非线性程度较低时,采用计算效率较高的隐式求解器求解;在材料出现损伤后,非线性程度较高时,改用条件收敛的显式求解器推进计算,中间通过数据传递将材料的应力应变水平及材料损伤状态由隐式求解器传递到显式求解器。该方法在保证计算精度的前提下,兼顾了隐式与显式分析的优点,有效提高了计算效率。 展开更多

关键词 显式分析 隐式分析 显隐式分析 准静态 复合材料

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色散混合显隐式时域有限差分法的石墨烯仿真 被引量：1

5

作者 徐健勋 傅伟杰 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期239-243,共5页

应用色散混合显隐式时域有限差分(hybrid implicit-explicit finite-difference time-domain, HIE-FDTD)法分析了石墨烯的电磁特性.这种方法的时间步长大小不受石墨烯层的剖分网格大小的限制,数值算例表明,HIE-FDTD方法是一种精度较高... 应用色散混合显隐式时域有限差分(hybrid implicit-explicit finite-difference time-domain, HIE-FDTD)法分析了石墨烯的电磁特性.这种方法的时间步长大小不受石墨烯层的剖分网格大小的限制,数值算例表明,HIE-FDTD方法是一种精度较高的有效算法,它的计算时间比FDTD方案大大减少.数值计算结果显示,设计的石墨烯吸收体通过改变石墨烯片的化学势,可以有效地调整吸收体的吸收峰.同时发现,在太赫兹频率下石墨烯吸收体的吸收率显示出一定的周期性并呈现栅形特性,这一特性可以对石墨烯器件的设计生产提供一些思路. 展开更多

关键词 色散混合显隐式 时域有限差分方法 石墨烯 电磁特性 石墨烯吸收体

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一种图像畸变的显-隐式校正方法 被引量：5

6

作者 于舒春 臧希喆 +1 位作者 高永生 赵杰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1387-1390,共4页

精确的畸变校正模型是一个包含径向畸变系数(k1,k2)和切向畸变系数(p1,p2)的五次多项式,为了解决对其迭代求解的问题.提出了一种显-隐式畸变校正方法.此方法将图像畸变的显式校正和隐式校正相结合,用径向畸变系数(k1,k2)、切向畸变系数(... 精确的畸变校正模型是一个包含径向畸变系数(k1,k2)和切向畸变系数(p1,p2)的五次多项式,为了解决对其迭代求解的问题.提出了一种显-隐式畸变校正方法.此方法将图像畸变的显式校正和隐式校正相结合,用径向畸变系数(k1,k2)、切向畸变系数(p1,p2)和不含任何物理意义的校正因子λn构建一个显-隐式畸变校正模型.然后用最小二乘法求解此模型,进而实现图像的畸变校正.实验结果表明,此方法不但求解简单,而且精度很高. 展开更多

关键词 计算机视觉 显-隐式校正 最小二乘法 畸变校正

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u–p格式饱和两相介质动力问题的显–隐式交替算法 被引量：4

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作者 杜修力 宋佳 李亮 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期395-403,共9页

针对以土骨架位移u和孔隙流体压力p为基本未知量的饱和两相介质动力方程,提出基于中心差分法和精细时程积分法相结合的时域显–隐交替算法,分析饱和两相介质动力反应。该算法对孔压方程非齐次项的计算分别采用Gauss积分,梯形积分和Lagra... 针对以土骨架位移u和孔隙流体压力p为基本未知量的饱和两相介质动力方程,提出基于中心差分法和精细时程积分法相结合的时域显–隐交替算法,分析饱和两相介质动力反应。该算法对孔压方程非齐次项的计算分别采用Gauss积分,梯形积分和Lagrange二次插值函数近似位移的方法近似模拟;同时提出一种基于精细积分方法的三次样条插值函数法,进而回避了对孔压方程耦合速度项积分时涉及的矩阵求逆运算问题。计算结果与Zienkiewicz显–隐式结果对比,两者结果基本一致,证明了方法的有效性。 展开更多

关键词 饱和两相介质 u–p动力方程 显–隐式交替算法 精细时程积分法

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一类求解变系数扩散方程的交替分段显-隐式差分方法 被引量：1

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作者 刘冬兵 马亮亮 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1147-1152,共6页

文章利用交替分段显-隐式差分方法研究了一类一维变系数扩散方程的初边值问题,给出了数值求解过程,建立了相应的稳定性分析和截断误差估计,并以具体的变系数扩散方程为例,利用交替分段显-隐式差分格式对其进行了数值求解。数值模拟结果... 文章利用交替分段显-隐式差分方法研究了一类一维变系数扩散方程的初边值问题,给出了数值求解过程,建立了相应的稳定性分析和截断误差估计,并以具体的变系数扩散方程为例,利用交替分段显-隐式差分格式对其进行了数值求解。数值模拟结果表明,该格式具有易于计算、精确度高、无条件稳定等特点。 展开更多

关键词 扩散方程 交替分段显-隐式差分方法 稳定性 截断误差 并行性

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玻璃准静态破坏现象隐式和显式组合仿真研究 被引量：1

9

作者 王程 臧孟炎 《汽车工程学报》 2021年第3期191-196,共6页

玻璃准静态破坏的研究对汽车风挡玻璃设计及制造、保护司乘人员安全等具有重要意义。目前在玻璃准静态仿真研究中,尚未涉及玻璃破坏过程。提出有限元隐式和显式组合分析方法,以充分利用两种方法在加载阶段和破坏阶段仿真计算各自的优势... 玻璃准静态破坏的研究对汽车风挡玻璃设计及制造、保护司乘人员安全等具有重要意义。目前在玻璃准静态仿真研究中,尚未涉及玻璃破坏过程。提出有限元隐式和显式组合分析方法,以充分利用两种方法在加载阶段和破坏阶段仿真计算各自的优势,实现高效率的玻璃准静态破坏现象仿真分析。使用基于ABAQUS软件的组合分析方法,仿真分析玻璃同轴双环加载试验过程。研究结果表明,与单纯采用隐式方法相比,采用隐式-显式组合分析方法有更好的计算效率和更高的计算精度。 展开更多

关键词 玻璃 准静态 隐式-显式组合仿真 内聚力模型

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嵌入式轨道三维滚动接触模型冲击特性研究

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作者 时潇迪 李松 +3 位作者 韩健 何远鹏 肖新标 梁树林 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第3期165-169,共5页

嵌入式轨道在城市轨道交通领域得到广泛运用,在高速铁路方面,国内外也有少量的相关报道和理论研究。嵌入式轨道对减缓轮轨冲击有显著效果,其中焊接接头是引起轮轨冲击的重要原因之一,对于时速400公里以及更高运行速度的列车,焊接接头冲... 嵌入式轨道在城市轨道交通领域得到广泛运用,在高速铁路方面,国内外也有少量的相关报道和理论研究。嵌入式轨道对减缓轮轨冲击有显著效果,其中焊接接头是引起轮轨冲击的重要原因之一,对于时速400公里以及更高运行速度的列车,焊接接头冲击激励引起的轮轨力变化十分显著,目前对于高速工况下嵌入式轨道的研究尚不充分。基于显式动力学有限元方法,采用三维高速轮轨瞬态滚动接触模型对轮轨冲击过程进行数值模拟,并探究时速400公里速度下的嵌入式轨道的冲击特性。得出以下结论:嵌入式轨道与扣件式轨道在受到不同波长冲击时均能够减小垂向轮轨力变化幅值,焊接接头波长越长,垂向轮轨冲击力越能快速趋于平缓;车轮在受到焊接接头长波冲击时,嵌入式轨道能明显降低纵向轮轨力。研究结果可为嵌入式轨道在高速铁路的运用提供参考。 展开更多

关键词 振动与波 三维滚动接触模型 轮轨冲击 嵌入式轨道 高速铁路 隐式-显式有限元法

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双曲型守恒律的一种三阶松弛格式

11

作者 陈建忠 史忠科 《动力学与控制学报》 2007年第4期289-292,共4页

对一维双曲型守恒律,给出了一种形式更简单、计算量更小的三阶松弛格式.该格式以三阶WENO重构和三阶显隐式Runge-Kutta方法为基础.由于不用求解Riemann问题和计算非线性通量函数的雅可比矩阵,所以本文格式保持了松弛格式简单的优点.数... 对一维双曲型守恒律,给出了一种形式更简单、计算量更小的三阶松弛格式.该格式以三阶WENO重构和三阶显隐式Runge-Kutta方法为基础.由于不用求解Riemann问题和计算非线性通量函数的雅可比矩阵,所以本文格式保持了松弛格式简单的优点.数值试验表明:该方法具有较高的分辨率. 展开更多

关键词 双曲型守恒律 松弛格式 WENO重构 显隐式Runge-Kutta方法

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冲击载荷下开口式连接环动力学研究 被引量：1

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作者 张鑫 王庆友 +1 位作者 孟昭胜 曹爱霞 《煤矿机械》 2016年第5期66-68,共3页

为研究矿用开口式连接环在冲击载荷作用下的力学性能,采用Solidworks建立连接环实体模型,运用ANSYS/Ls-dyna对模型分别进行隐式-显式顺序求解和显式求解分析。通过分析模型运动和应力曲线,结果表明:链环间初始张力可以降低卡链产生的应... 为研究矿用开口式连接环在冲击载荷作用下的力学性能,采用Solidworks建立连接环实体模型,运用ANSYS/Ls-dyna对模型分别进行隐式-显式顺序求解和显式求解分析。通过分析模型运动和应力曲线,结果表明:链环间初始张力可以降低卡链产生的应力冲击。 展开更多

关键词 开口式连接环 隐式-显式顺序求解 LS-DYNA

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非扩张半群与变分不等式公共解的黏滞迭代逼近

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作者 张树义 刘冬红 丛培根 《轻工学报》 CAS 2018年第4期86-100,108,共16页

使用非扩张半群隐式和显式黏滞迭代算法,在Hilbert空间中建立了非扩张半群的公共不动点集与具有强单调映象的变分不等式解集的公共元素的强收敛定理,从而推广和改进了相关文献中的结果.

关键词 非扩张半群 变分不等式 隐式和显式黏滞迭代算法 可逆-强单调

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基于HIE-FDTD方法的太赫兹频段石墨烯吸收器的设计 被引量：1

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作者 韩晓冰 张辉 +1 位作者 梁冰洋 周远国 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期106-112,136,共8页

应用混合显隐式时域有限差分(hybrid implicit-explicit finite-difference time-domain, HIE-FDTD)方法对石墨烯吸收器进行数值模拟.通过辅助差分方程(auxiliary difference equation, ADE)将石墨烯带内电导率引入到HIE-FDTD方法中并... 应用混合显隐式时域有限差分(hybrid implicit-explicit finite-difference time-domain, HIE-FDTD)方法对石墨烯吸收器进行数值模拟.通过辅助差分方程(auxiliary difference equation, ADE)将石墨烯带内电导率引入到HIE-FDTD方法中并结合共形技术对设计的新型石墨烯吸收器完成了特性分析.数值结果表明:该吸收器在2.68 THz附近吸收率可达到99.8%,而且在太赫兹频段下可以通过控制石墨烯的化学势和圆环宽度调整该吸收器的工作频率.本文设计的环状结构吸收器结构简单,在检测器、传感器、滤波器等太赫兹器件方面具有潜在的应用. 展开更多

关键词 太赫兹波段 混合显隐式时域有限差分(HIE-FDFD)方法 石墨烯 辅助差分方程(ADE) 吸收器

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高周次列车荷载作用下桩网结构路基桩土应力比计算方法及特性研究

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作者 李晖 毕宗琦 +2 位作者 黄建丹 宫全美 王炳龙 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期152-159,共8页

为满足桩网结构路基承载性能设计及其长期服役稳定性预测的需要,基于HCA模型,借助Abaqus有限元平台的二次开发实现了显隐式转换计算方法,并通过现场测试数据进行验证。利用该算法,研究了高周次列车荷载作用下动荷载作用次数、幅值等因... 为满足桩网结构路基承载性能设计及其长期服役稳定性预测的需要,基于HCA模型,借助Abaqus有限元平台的二次开发实现了显隐式转换计算方法,并通过现场测试数据进行验证。利用该算法,研究了高周次列车荷载作用下动荷载作用次数、幅值等因素对高速铁路桩网结构路基中桩土应力比的影响。结果表明:高周次动载影响下,桩土应力比随振次的增加呈现先减小后趋于稳定的规律,伴随着桩顶上方应力集中区域减小、竖向应力分叉点下移,其影响范围自混凝土底座外3 m以1∶1的坡度向下扩散;动荷载幅值影响着桩土应力比随循环次数的变化规律,动静荷载比大于1.67时,桩土应力比迅速减小至土拱效应消失,动静荷载比小于0.33时桩土应力比保持稳定。 展开更多

关键词 桩网结构路基 桩土应力比 高周次列车荷载 显隐式转换 数值分析

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虚拟动能对薄板回弹精度的影响 被引量：5

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作者 张冬娟 崔振山 +1 位作者 李玉强 阮雪榆 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1636-1639,共4页

针对板料成形回弹精度问题的数值模拟,从理论上分析了凸模虚拟速度和板料虚拟密度对薄板变形能的影响.以Num isheet’2002无约束柱面弯曲回弹考题为例,采用显/隐式算法模拟了不同虚拟速度和板料虚拟密度条件下的变形过程.与实验结果的... 针对板料成形回弹精度问题的数值模拟,从理论上分析了凸模虚拟速度和板料虚拟密度对薄板变形能的影响.以Num isheet’2002无约束柱面弯曲回弹考题为例,采用显/隐式算法模拟了不同虚拟速度和板料虚拟密度条件下的变形过程.与实验结果的对比表明,随着虚拟速度和虚拟密度的增加,板料虚拟动能增加而变形能减少,使回弹计算精度降低.为保证回弹计算精度,应通过调整虚拟速度和虚拟质量,使虚拟动能控制在变形能的7%以内. 展开更多

关键词 回弹 虚拟速度 虚拟密度 显/隐式算法 虚拟动能

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基于ANSYS-LSDYNA的围压下粒子冲击破岩规律 被引量：14

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作者 颜廷俊 姜美旭 +1 位作者 张杨 聂炳林 《断块油气田》 CAS 2012年第2期240-243,共4页

粒子冲击钻井是一种以粒子冲击破岩为主的新型钻井技术,在仿真分析中岩石的围压作用对模拟岩石真实的受力状态和力学响应至关重要。利用ANSYS-LSDYNA具有的"隐式-显式"序列求解方法,将围压作用简化为岩石内部的预应力效应,分... 粒子冲击钻井是一种以粒子冲击破岩为主的新型钻井技术,在仿真分析中岩石的围压作用对模拟岩石真实的受力状态和力学响应至关重要。利用ANSYS-LSDYNA具有的"隐式-显式"序列求解方法,将围压作用简化为岩石内部的预应力效应,分析了岩石在围压作用下的冲击损伤破坏演化过程,进一步研究了有、无围压作用下粒子不同速度冲击破岩的规律。仿真结果表明:有围压作用的岩石破碎体积明显小于无围压作用的岩石破碎体积;随粒子入射速度的增加,岩石的破碎体积呈线性增大。 展开更多

关键词 围压 粒子冲击钻井 隐式显式分析 ANSYS

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一种三维饱和土-基础-结构动力相互作用分析方法 被引量：14

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作者 陈少林 赵宇昕 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期1362-1371,共10页

地震波入射时土与结构动力相互作用分析是地震工程领域的重要问题.由于问题的复杂性,以往的研究大多考虑地基土为干土情形.而实际工程中,土体中经常充满孔隙水,土层往往是含水层或部分含水层.孔隙水对土层的地震反应影响较大,进而影响... 地震波入射时土与结构动力相互作用分析是地震工程领域的重要问题.由于问题的复杂性,以往的研究大多考虑地基土为干土情形.而实际工程中,土体中经常充满孔隙水,土层往往是含水层或部分含水层.孔隙水对土层的地震反应影响较大,进而影响支撑于其上的基础和上部结构的响应.因此,有必要考虑饱和土-基础-结构动力相互作用问题.基于此,土体采用Biot模型,利用集中质量显式有限元方法并结合多次透射人工边界进行模拟;结构经有限元离散后,采用Newmark隐式时步积分方法进行分析,可通过ANSYS等有限元软件实现;基础假定为刚性,采用显式时步积分进行求解;土体和结构(及基础)可分别采用不同的时间步距;通过FORTRAN程序实现了三维饱和土-基础-结构系统在地震作用下的整体分析.从饱和多孔介质动力微分方程出发可知,干土是饱和土的特殊情形,通过将流体体积模量及孔隙率置为零,可将饱和土退化到干土,从而将干土统一到饱和土的计算框架中,通过土-结构相互作用算例对此进行了验证,进一步实现了干土与饱和土混合情形时的土-结构动力相互作用分析,使得问题的模拟更贴近实际工程(如考虑地下水位情形).通过算例对比了饱和土地基、干土地基、干土覆盖饱和土地基(考虑地下水位)情形时,土-结构相互作用对基础和结构响应的影响,结果表明地下水位对基础和结构响应的影响较大. 展开更多

关键词 土-结构动力相互作用 饱和多孔介质 显-隐式积分方法 人工边界条件 地震响应分析

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拱坝横缝影响及有效抗震措施的研究 被引量：13

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作者 林皋 胡志强 《世界地震工程》 CSCD 2004年第3期1-8,共8页

大量研究结果和某些拱坝的地震震害表明,横缝对拱坝的地震响应有很大的影响。通过采用非光滑方程组方法以及考虑碰撞时刻动量、动能守恒来模拟横缝所引起的动接触问题,同时为了提高计算效率,采用隐-显式积分方法对坝-基系统的动力平衡... 大量研究结果和某些拱坝的地震震害表明,横缝对拱坝的地震响应有很大的影响。通过采用非光滑方程组方法以及考虑碰撞时刻动量、动能守恒来模拟横缝所引起的动接触问题,同时为了提高计算效率,采用隐-显式积分方法对坝-基系统的动力平衡方程进行求解。针对在拱坝中上部配筋这一抗震措施,也作了探讨。通过对小湾拱坝的分析,为高拱坝工程抗震措施的选择提供技术依据。 展开更多

关键词 拱坝抗震 横缝 动接触 非光滑方程组方法 隐-显式积分

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地应力场下岩体爆体的数值模拟 被引量：17

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作者 刘艳 许金余 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期2485-2488,共4页

建立了地应力作用下岩体在爆炸荷载作用下的运动微分方程,并对岩体中的地应力采用隐式分析方法,对爆炸的高速动载作用采用显式分析方法,通过隐式-显式连续求解完成地应力作用下岩体爆炸的数值模拟。数值算例结果表明,近爆腔处,较低的静... 建立了地应力作用下岩体在爆炸荷载作用下的运动微分方程,并对岩体中的地应力采用隐式分析方法,对爆炸的高速动载作用采用显式分析方法,通过隐式-显式连续求解完成地应力作用下岩体爆炸的数值模拟。数值算例结果表明,近爆腔处,较低的静应力场与较高的动应力场作用时爆炸动态应力波占主导地位,初始应力对爆破应力波影响较小。在远离爆腔处,高地应力存在改变了爆破应力波的传播规律,对爆炸岩体有很大影响。 展开更多

关键词 地应力 爆炸 岩体 隐式-显式连续求解法

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