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题名采用黏弹性人工边界单元时显式算法稳定性的改善研究
被引量：7
- 1
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作者
李述涛
刘晶波
宝鑫
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机构
清华大学土木工程系
军事科学院国防工程研究院
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第6期1838-1849,共12页
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基金
国家自然科学基金(51878384,U1839201)
国家重点研发计划(2018YFC1504305)
+1 种基金
博士后创新人才支持计划(BX20200192)
清华大学“水木学者”计划(2020SM005)资助项目。
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文摘
黏弹性人工边界单元是目前常用的处理半无限空间波动问题的数值模拟方法,可有效吸收计算区域内产生的外行波动.黏弹性人工边界单元具有与内部介质不同的质量密度、刚度和阻尼,受其影响,对整体模型进行显式时域逐步积分时,在边界区域易发生失稳现象,影响整体系统显式积分的计算效率.针对该问题目前尚无行之有效的解决方法.本文针对二维黏弹性人工边界单元,建立可代表整体系统典型特征的侧边子系统和角点子系统,利用传递矩阵谱半径分析方法,基于传统中心差分格式,推导得到局部子系统稳定性条件的解析解.在此基础上通过研究解析解中各物理参数对稳定性条件的影响,给出通过增加人工边界单元的质量密度,以改善采用黏弹性人工边界单元时显式算法稳定性的方法.均匀和成层半空间波动问题算例分析表明,将内部单元质量密度设置为人工边界单元质量密度的上限,可以在保证黏弹性人工边界计算精度的前提下,有效改善整体系统显式时域逐步积分的数值稳定性,大幅提高计算效率.
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关键词
显式时域逐步积分
黏弹性人工边界单元
数值稳定性改善
传递矩阵
谱半径
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Keywords
explicit time domain integration
viscoelastic artificial boundary element
improvement of numerical stability
transfer matrix
spectral radius
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分类号
TU311
[建筑科学—结构工程]
P315.9
[天文地球—地震学]
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题名高速铁路无砟轨道路基动力特性数值模拟和试验研究
被引量：64
- 2
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作者
董亮
赵成刚
蔡德钩
张千里
叶阳升
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机构
北京交通大学
中国铁道科学研究院
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出处
《土木工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2008年第10期81-86,共6页
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基金
铁道部科技研究开发计划项目(2002G016)
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文摘
高速铁路无砟轨道改变了传统有砟轨道的结构形式,导致列车荷载在基床结构中的分布及传递特性发生变化,研究列车动荷载作用下轨道/路基系统动力相互作用问题已经成为高速铁路路基结构设计中考虑的主要问题。将三维一致黏弹性人工边界单元引入ABAQUS有限元软件,建立以连续轴重荷载组成列车荷载、采用一致黏弹性人工边界单元作为边界的三维无砟轨道/路基有限元模型,选取国家轨道试验中心的无砟轨道结构参数计算得到路基动应力,并与动车组CRH2运行的实测数据进行对比。结果表明两者具有较好的一致性,从而验证了该人工边界单元在无砟轨道高速铁路路基动力响应分析方面的有效性。该边界的成功应用为缩小计算模型、缩短计算时间和提高计算精度提供了解决方案,使得高速铁路路基动力响应的实现变得简单和方便,在个人电脑上即可方便地进行三维计算分析。
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关键词
高速铁路路基
动力响应
一致黏弹性人工边界
一致黏弹性人工边界单元
ABAQUS
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Keywords
fhigh-speed railway subgrade
dynamic response
consistent viscous-spring artificial boundary
consistent viscous-spring artificial boundary element
ABAQUS
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分类号
U213.11
[交通运输工程—道路与铁道工程]
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题名考虑饱和土的地铁车站结构非线性地震反应研究
被引量：9
- 3
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作者
谷音
庄舒曼
卓卫东
孙颖
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机构
福州大学土木工程学院
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出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第11期3243-3251,共9页
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基金
国家自然科学基金资助(No.51108088
No.51578157)~~
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文摘
饱和土广泛存在于自然界之中,将土体视为固-液二相介质,基于biot饱和土介质动力方程的u-p形式研究了反映饱和土无约束域能量辐射效应影响的等效黏弹性人工边界单元,基于地震波转化为作用于人工边界节点上等效荷载的方法实现了波动输入。采用算例验证了等效人工单元的精度。建立饱和土-地铁车站非线性有限元整体模型,分析了考虑双相介质饱和土的波动传播,对比了饱和土及单相土在地震作用下地铁车站的地震反应,并与振动台试验结果进行了比较,研究表明:地震作用下采用考虑多孔介质的特性分析地基土与单相固体介质相比更加合理。通过对车站结构关键构件的加速度、位移和内力等进行分析,研究了饱和土-地下结构相互作用体系的地震反应。
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关键词
地下结构
等效黏弹性人工边界单元
地铁车站结构
饱和土-结构动力相互作用
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Keywords
underground structure
equivalent element of viscous-elastic artificial boundary
subway station structure
saturated soil-structural dynamic interaction
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分类号
TU91
[建筑科学—建筑理论]
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