流固耦合饱和两相介质动力模型在ABAQUS中的实现 被引量：9

1

作者 李亮 崔智谋 +1 位作者 康翠兰 王相宝 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期281-285,共5页

采用以固相位移和孔压为基本未知量的u–p形式的方程组对于研究饱和土体的地震动力响应问题相对简单。利用通用有限元软件ABAQUS所提供的用户自定义单元(UEL)接口,编制相应的接口程序,开发了基于流固耦合两相介质动力模型的孔压单元。... 采用以固相位移和孔压为基本未知量的u–p形式的方程组对于研究饱和土体的地震动力响应问题相对简单。利用通用有限元软件ABAQUS所提供的用户自定义单元(UEL)接口,编制相应的接口程序,开发了基于流固耦合两相介质动力模型的孔压单元。通过算例对所开发单元的正确性进行了验证,结果表明,所开发的孔压单元能够对饱和土体的动力响应进行较为准确的计算,而ABAQUS中提供的CEP4P孔压单元动力反应计算结果与实际情况有较为明显的差异。 展开更多

关键词 饱和两相介质 流固耦合动力模型 ABAQUS 用户自定义单元(UEL)

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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：5

2

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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横观各向同性饱和两相介质波动问题的时域显式有限元方法 被引量：2

3

作者 李亮 翟威 杜修力 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期464-470,共7页

针对横观各向同性饱和两相介质的弹性波动问题,分别应用空间解耦技术和时域显式逐步积分计算格式完成对该问题的有限元空间离散和时间离散,建立了横观各向同性饱和两相介质波动问题计算分析的时域显式有限元方法。应用该方法进行了输入... 针对横观各向同性饱和两相介质的弹性波动问题,分别应用空间解耦技术和时域显式逐步积分计算格式完成对该问题的有限元空间离散和时间离散,建立了横观各向同性饱和两相介质波动问题计算分析的时域显式有限元方法。应用该方法进行了输入地震波作用下横观各向同性饱和两相介质动力反应的计算分析,并将计算结果与完全各向同性饱和两相介质的计算结果进行对比研究,并对各向异性系数取值对于横观各向同性饱和两相介质动力反应计算结果的影响进行了研究和讨论。计算结果表明,横观各向同性饱和两相介质与完全各向同性饱和两相介质的动力反应特性具有较为显著的差异,各向异性系数取值对于横观各向同性饱和两相介质动力反应计算结果具有较为重要的影响。本文的数值计算工作同时表明,本文建立的时域显式有限元方法是进行横观各向同性饱和两相介质动力反应计算分析的一种有效方法。 展开更多

关键词 横观各向同性 饱和两相介质:弹性波动 时域显式有限元法

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饱和两相介质动力固结问题时域求解的精细时程积分方法 被引量：1

4

作者 李亮 高超 吴利华 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期27-34,共8页

针对u-p形式的饱和两相介质波动方程,采用精细时程积分方法计算固相位移u,采用向后差分算法求解流体压力p,建立了饱和两相介质动力固结问题时域求解的精细时程积分方法。针对标准算例,对该方法的计算精度进行了校核。开展了该方法相关... 针对u-p形式的饱和两相介质波动方程,采用精细时程积分方法计算固相位移u,采用向后差分算法求解流体压力p,建立了饱和两相介质动力固结问题时域求解的精细时程积分方法。针对标准算例,对该方法的计算精度进行了校核。开展了该方法相关算法特性的研究,对采用不同数值积分方法计算非齐次波动方程特解项计算精度的差异进行了对比研究,并对采用不同积分点数目的高斯积分法计算特解项条件下计算精度的差异进行了对比研究。研究结果表明,(1)该方法具有良好的计算精度。(2)计算非齐次波动方程特解项的数值积分方法中,梯形积分法的计算精度最差,高斯积分法、辛普生积分法和科茨积分法都具有较好的计算精度。(3)增加高斯积分点数目对于提高计算精度的作用并不显著。 展开更多

关键词 饱和两相介质 动力固结 u-p波动方程 精细时程积分 向后差分

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横观各向同性饱和两相介质动力反应计算分析

5

作者 翟威 李亮 杜修力 《西北地震学报》 CSCD 北大核心 2011年第B08期115-118,共4页

针对横观各向同性饱和两相介质的弹性波动方程组,应用基于显式逐步积分计算格式的时域显式有限元方法对其在输入地震波作用下的动力反应进行计算和分析,并将计算结果与完全各向同性饱和两相介质的计算结果进行对比研究。结果显示横观各... 针对横观各向同性饱和两相介质的弹性波动方程组,应用基于显式逐步积分计算格式的时域显式有限元方法对其在输入地震波作用下的动力反应进行计算和分析,并将计算结果与完全各向同性饱和两相介质的计算结果进行对比研究。结果显示横观各向同性饱和两相介质与完全各向同性饱和两相介质的动力反应具有较为显著的差异。同时表明时域显式有限元方法是进行横观各向同性饱和两相介质动力反应计算分析的一种有效方法。 展开更多

关键词 横观各向同性 饱和两相介质 动力反应 时域显式有限元法

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基于精细时程积分的饱和两相介质波动问题时域解法 被引量：2

6

作者 段雪铭 李亮 +1 位作者 杜修力 宋佳 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2702-2707,2715,共7页

针对u-p形式的饱和两相介质的波动方程,采用精细时程积分方法计算固相位移u,采用向后差分算法求解流体压力p,建立了基于精细时程积分技术的饱和两相介质波动问题的时域求解方法。针对标准算例,将该方法的计算结果与可视为标准结果的Zien... 针对u-p形式的饱和两相介质的波动方程,采用精细时程积分方法计算固相位移u,采用向后差分算法求解流体压力p,建立了基于精细时程积分技术的饱和两相介质波动问题的时域求解方法。针对标准算例,将该方法的计算结果与可视为标准结果的Zienkiewicz隐式算法的计算结果进行比较分析,二者符合较好,表明了该方法具有良好的计算精度。同时,该方法的计算过程为交替迭代求解,避免了在每个时间分析步上求解耦联方程组,因而具有较高的计算效率。该方法具有时域显式计算方法的基本特点,是进行饱和两相介质动力问题计算与分析的一种有效方法。 展开更多

关键词 饱和两相介质 u-p形式波动方程 精细时程积分 时域解法 向后差分

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饱和两相介质动力基础半空间理论地表波场基本解

7

作者 丁伯阳 吴建华 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 1999年第3期79-86,共8页

本文以饱和两相介质复模的Ｂｉｏｔ 波动方程为基础， 根据弹性动力学半空间理论， 严格推导了饱和两相介质动力基础半空间理论地表波场基本解。此解在两相变为单相时， 退化为动力基础半空间理论的基本解，

关键词 基本解 动力基础 两相饱和介质 半空间理论

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一维饱和两相介质地震反应的显式积分格式

8

作者 张波 陈学良 +1 位作者 董捷 李铁飞 《地震学报》 2025年第4期556-568,共13页

以饱和两相介质土力学模型为基础,建立了一维P波和S波波动的动力方程组。针对该动力方程组,采用伽辽金加权余量法进行空间离散,之后采用中心差分法与纽马克(Newmark)线性加速度法(γ=1/2,β=1/6)相结合的时间步进法进行时间离散,得到了... 以饱和两相介质土力学模型为基础,建立了一维P波和S波波动的动力方程组。针对该动力方程组,采用伽辽金加权余量法进行空间离散,之后采用中心差分法与纽马克(Newmark)线性加速度法(γ=1/2,β=1/6)相结合的时间步进法进行时间离散,得到了求解有限元动力方程的全显式时域逐步积分公式。接着结合透射人工边界求解饱和两相介质近场波动问题,并用内源波动和外源散射两个数值算例对该算法的合理性进行了验证。其中:内源波动算例是将一维柱体在阶跃荷载和正弦荷载作用下的数值解与相应的解析解进行对比,二者计算结果基本一致;外源散射算例是用该数值算法求解饱和半空间的地震响应,计算结果符合弹性波动理论。这足以证明本文推导的显式有限元方法的正确性与有效性,也为求解结构动力方程及波动方程提供了一种有效方法。 展开更多

关键词 饱和两相介质 土力学模型 显式有限元方法 纽马克(Newmark)线性加速度法 多次透射人工边界

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集中力作用下两相饱和介质二维位移场Green函数 被引量：12

9

作者 丁伯阳 丁翠红 +1 位作者 陈禹 陶海冰 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2004年第8期869-874,共6页

　由于工程场地的对称性,集中力作用下的位移场Green函数在土力学、地震工程学和动力基础方面的应用需以二维模型出现·　在理论推导上Green函数的二维模型要比三维模型复杂·　根据丁伯阳等人已得到的三维位移场中集中力作用... 　由于工程场地的对称性,集中力作用下的位移场Green函数在土力学、地震工程学和动力基础方面的应用需以二维模型出现·　在理论推导上Green函数的二维模型要比三维模型复杂·　根据丁伯阳等人已得到的三维位移场中集中力作用下两相饱和介质位移场Green函数,采用DeHoop与Manolis给出的沿x3方向在无穷域积分方法,得到了集中力作用下两相饱和介质二维位移场Green函数·　相比已有的工作,所得结果不仅简单。 展开更多

关键词 集中力 两相饱和介质 二维Green函数

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流体饱和两相多孔介质动力反应计算分析 被引量：4

10

作者 李亮 杜修力 +1 位作者 赵成刚 李立云 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期113-118,共6页

基于流体饱和两相多孔介质的弹性波动方程组,运用显式逐步积分格式与局部透射人工边界相结合的时域显式有限元方法对该波动方程组进行求解,对两相介质在输入地震波作用下的弹性动力反应进行计算和分析;对在是否考虑孔隙流体渗流的两种... 基于流体饱和两相多孔介质的弹性波动方程组,运用显式逐步积分格式与局部透射人工边界相结合的时域显式有限元方法对该波动方程组进行求解,对两相介质在输入地震波作用下的弹性动力反应进行计算和分析;对在是否考虑孔隙流体渗流的两种情况下计算得到的两相介质弹性动力反应结果的差异进行对比研究,从而揭示孔隙流体渗流对两相介质动力反应性质的影响。计算结果表明:两相介质弹性动力反应时程的波形与入射地震波的波形相同,且弹性动力反应的峰值出现的时刻对应于入射地震波的峰值出现的时刻;孔隙流体的渗流将对两相介质的弹性动力反应性质产生显著的影响。数值计算同时表明,时域显式有限元方法是进行流体饱和两相多孔介质弹性动力反应计算分析的一种有效的方法。 展开更多

关键词 流体饱和两相多孔介质 弹性 动力反应 时域显式有限元方法 渗流影响

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集中力作用下的两相饱和介质位移场Green函数 被引量：13

11

作者 丁伯阳 丁翠红 孟凡丽 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第2期234-241,共8页

以复模两相饱和介质Ｂｉｏｔ动力学方程为基础，根据该方程Ｄ’Ａｌｅｍｂｅｒｔ解的Ｆｏｕｒｉｅｒ变换所属的Ｈｏｍｈｏｌｔｚ方程特性，由Ｂｉｏｔ方程解的相容性条件及δ函数性质较好地解决了快、慢纵波位势的耦合问题，较为简便地... 以复模两相饱和介质Ｂｉｏｔ动力学方程为基础，根据该方程Ｄ’Ａｌｅｍｂｅｒｔ解的Ｆｏｕｒｉｅｒ变换所属的Ｈｏｍｈｏｌｔｚ方程特性，由Ｂｉｏｔ方程解的相容性条件及δ函数性质较好地解决了快、慢纵波位势的耦合问题，较为简便地得到了两相饱和介质在集中力作用下低频（ω＜ωｃ）时的频域和时域的Ｇｒｅｅｎ函数． 展开更多

关键词 集中力 两相饱和介质 GREEN函数 位移场 Homholtz方程 Δ函数

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两相饱和介质半无限空间位错位移场 被引量：7

12

作者 丁伯阳 樊良本 +2 位作者 孟凡丽 丁翠红 曹云中 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期408-414,共7页

弹性位错理论是研究地震震源正演和反演的重要工具之一 .单相介质位错理论求得的地面变形场是稳定的、不变的 ,而实际地震后的地面变形场是变化的 .本文利用集中力作用下无限空间中两相饱和介质Green函数的柱函数表达式 ,通过弹性运动... 弹性位错理论是研究地震震源正演和反演的重要工具之一 .单相介质位错理论求得的地面变形场是稳定的、不变的 ,而实际地震后的地面变形场是变化的 .本文利用集中力作用下无限空间中两相饱和介质Green函数的柱函数表达式 ,通过弹性运动方程积分解的Helmholtz方程的Hansen矢量变换 ,再叠加自由表面影响场的方法求得两相饱和介质半无限空间位错位移场 .本文结果结合Nur的DD模式 ,在进水排水的假说下能解释地震后地面变形场的变化 . 展开更多

关键词 两相饱和介质 半无限空间 位错位移场 弹性运动方程 Hansen矢量变换

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关于两相饱和介质中流相Green函数的解析解 被引量：9

13

作者 丁伯阳 宋新初 袁金华 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1858-1866,共9页

自然界中许多动力学问题需要用两相饱和介质Green函数求得解答,本文在两相饱和介质位移场Green函数解答的基础上,求得的有关饱和流体孔隙压力,进、排流体流量等三个Green函数.从而使两相饱和介质涉及流体问题的Lamb方程能完整地使用.论... 自然界中许多动力学问题需要用两相饱和介质Green函数求得解答,本文在两相饱和介质位移场Green函数解答的基础上,求得的有关饱和流体孔隙压力,进、排流体流量等三个Green函数.从而使两相饱和介质涉及流体问题的Lamb方程能完整地使用.论文在推导过程中详细地阐述了流体三个Green函数的物理意义,并将所得结果与Chen(1994)的纯数学的结果作了了对比.最后文章讨论了解析解的稳定性. 展开更多

关键词 两相饱和介质 流体问题 GREEN函数

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两相饱和介质层与单相介质层应力-位移函数的传递与退化 被引量：3

14

作者 丁伯阳 陈樟龙 徐庭 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第2期162-180,共19页

根据Biot孔隙弹性介质动力控制方程,利用快、慢纵波的解耦,求得满足两相饱和介质位移-应力传播的一阶微分方程组.该方程组及传递函数能退化到单相介质的位移-应力传播微分方程组.利用界面应力-位移连续条件,分析了位移-应力从两相饱和... 根据Biot孔隙弹性介质动力控制方程,利用快、慢纵波的解耦,求得满足两相饱和介质位移-应力传播的一阶微分方程组.该方程组及传递函数能退化到单相介质的位移-应力传播微分方程组.利用界面应力-位移连续条件,分析了位移-应力从两相饱和介质向单相介质传播,构建了界面过渡传递矩阵.使原有的6×6阶应力-位移传递矩阵过渡为4×6阶矩阵,能与单相介质的4×4阶应力-位移传递矩阵结合.最后,采用经典的波传播模型对比验算了结果,它们一致吻合. 展开更多

关键词 两相饱和介质 单相介质 多层介质 应力位移函数 过渡传递矩阵 退化

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两相饱和介质中的集中力点源Green函数

15

作者 樊良本 丁伯阳 +1 位作者 朱元林 张颖 《西北地震学报》 CSCD 1999年第3期254-258,共5页

通过对两相饱和介质 Ｂｉｏｔ 方程的变换，利用 Ｐｏｉｓｓｏｎ 方程和 Ｈｅｌｍ ｈｏｌｔｚ 方程性质，求解得到两相饱和介质在集中力点源作用下的位移场 Ｇｒｅｅｎ

关键词 格林函数 点源 波场 两相饱和介质 孕震 Green

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固体-液固两相饱和介质耦合动力有限元分析

16

作者 陈震 赵顺波 《人民黄河》 CAS 北大核心 2012年第4期138-139,142,共3页

基于固体介质和液固两相饱和介质动力学方程,采用有限元方法模拟脉冲荷载作用下介质耦合对结构动力响应的影响,并采用黏弹性人工边界模拟地震波的远域能量逸散效应。计算结果表明:介质耦合对地震波的传播有一定的影响;黏弹性人工边界可... 基于固体介质和液固两相饱和介质动力学方程,采用有限元方法模拟脉冲荷载作用下介质耦合对结构动力响应的影响,并采用黏弹性人工边界模拟地震波的远域能量逸散效应。计算结果表明:介质耦合对地震波的传播有一定的影响;黏弹性人工边界可以削弱地震波在固定边界处产生的反射现象,较固定边界计算结果更符合实际情况。 展开更多

关键词 固体介质 液固两相饱和介质 结构-地基动力相互作用 黏弹性人工边界 有限元分析

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两相介质波动问题显式有限元方法稳定性研究 被引量：3

17

作者 李亮 杜修力 +1 位作者 李立云 翟威 《西北地震学报》 CSCD 北大核心 2011年第3期218-222,227,共6页

基于动力反应递推计算格式传递矩阵的性质,进行了饱和两相介质波动问题时域显式有限元方法稳定性问题的研究。定义了综合考虑各种影响因素的稳定性判别指标——传递因子;研究了稳定性影响因素,包括时间步长、空间步距和渗透系数取值的... 基于动力反应递推计算格式传递矩阵的性质,进行了饱和两相介质波动问题时域显式有限元方法稳定性问题的研究。定义了综合考虑各种影响因素的稳定性判别指标——传递因子;研究了稳定性影响因素,包括时间步长、空间步距和渗透系数取值的作用规律;给出了方法稳定性的实用判别准则。研究结果表明:时间步长、空间步距和渗透系数取值都对饱和两相介质波动问题的时域显式有限元方法的稳定性有较为显著的影响。随着时间步长的增大,方法的稳定性降低;随着空间步距的增大,方法的稳定性增加;当渗透系数取值增大时,方法的稳定性增加。 展开更多

关键词 饱和两相介质 波动问题 时域显式有限元方法 稳定性 传递矩阵 判别准则

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基于传递矩阵的两相介质波动问题时域显式有限元方法稳定性研究

18

作者 李亮 杜修力 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1768-1774,共7页

饱和两相介质波动问题的时域显式有限元方法具有条件稳定性。这类方法的稳定性可通过方法中动力反应时域递推计算格式传递矩阵传递因子的数值进行评估,传递因子的数值越小,方法的稳定性越好。针对饱和两相介质波动问题的两种时域显式有... 饱和两相介质波动问题的时域显式有限元方法具有条件稳定性。这类方法的稳定性可通过方法中动力反应时域递推计算格式传递矩阵传递因子的数值进行评估,传递因子的数值越小,方法的稳定性越好。针对饱和两相介质波动问题的两种时域显式有限元方法,基于其动力反应时域递推计算格式的传递矩阵的性质,在两相介质体系物理参数取值不同的条件下,对两种方法稳定性性质的差异进行了对比研究。结果表明:渗透系数的取值对两种时域显式有限元方法稳定性性质的差异具有较为显著的影响。当渗透系数取值较大时,两种方法的稳定性性质没有明显的差异;当渗透系数的取值较小时,两种方法的稳定性性质将表现出明显的差异,方法1的稳定性要优于方法2。 展开更多

关键词 饱和两相介质 波动问题 时域显式有限元方法 稳定性 传递矩阵 渗透系数

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考虑惯性耦合的两相介质动力反应显式数值计算方法 被引量：1

19

作者 徐静茹 李亮 宋佳 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期1009-1015,共7页

基于包含惯性耦合(耦合质量密度系数)的u‑p形式饱和两相介质弹性波动方程,开展了对饱和两相介质近场波动问题时域全显式数值计算方法的研究。通过对波动方程中的质量集中矩阵和流体压缩矩阵对角化处理,消除了方程中的动力耦联的影响。... 基于包含惯性耦合(耦合质量密度系数)的u‑p形式饱和两相介质弹性波动方程,开展了对饱和两相介质近场波动问题时域全显式数值计算方法的研究。通过对波动方程中的质量集中矩阵和流体压缩矩阵对角化处理,消除了方程中的动力耦联的影响。分别应用中心差分法和Newmark常平均加速度法求解固相位移和固相速度,基于向后差分法求解孔隙流体压力,建立了考虑惯性耦合的饱和两相介质的时域显式数值计算方法。将该方法的数值解与相应的解析解进行对比,二者符合良好,验证了该方法的正确性。将该方法应用于饱和两相介质自由场的地震反应问题,研究了惯性耦合对两相介质动力反应的影响。基于本文研究的两种情况表明,惯性耦合对饱和两相介质动力反应的影响程度有限。 展开更多

关键词 饱和两相介质 动力反应 时域全显式数值算法 惯性耦合 u‑p形式波动方程

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基于显式有限元方法的两相介质弹塑性动力反应计算分析 被引量：2

20

作者 李亮 杜修力 +1 位作者 赵成刚 翟威 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期423-429,共7页

针对增量形式的流体饱和两相多孔介质弹塑性波动方程组,运用基于显式逐步积分格式的时域显式有限元方法对该波动方程组进行求解,并应用基于SMP破坏准则的弹塑性动力本构模型描述两相介质的动力反应性质,对两相介质在输入地震波作用下的... 针对增量形式的流体饱和两相多孔介质弹塑性波动方程组,运用基于显式逐步积分格式的时域显式有限元方法对该波动方程组进行求解,并应用基于SMP破坏准则的弹塑性动力本构模型描述两相介质的动力反应性质,对两相介质在输入地震波作用下的弹塑性动力反应进行计算和分析,将计算结果与相应的弹性动力反应的计算结果进行对比;对本文应用的弹塑性动力本构模型进行参数研究,揭示模型参数的取值对两相介质弹塑性动力反应计算结果的影响。计算结果表明:两相介质弹塑性位移反应与相应的弹性位移反应具有较为显著的差别,表现为二者的峰值与反应时程的波形均有比较明显的差异;本文应用的弹塑性本构模型中的塑性势参数的取值对于两相介质弹塑性位移反应的计算结果具有显著的影响,而初始加载和卸载与重新加载阶段的硬化参数的比值仅影响动力反应结束后的塑性变形的幅值。本文工作表明,时域显式有限元方法是进行流体饱和两相多孔介质弹塑性动力反应计算分析的一种有效的方法。 展开更多

关键词 流体饱和两相多孔介质 弹塑性 动力反应 时域显式有限元方法 基于SMP破坏准则的动力本构模型

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