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：6

1

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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颗粒离散单元法动力人工边界设置方法 被引量：1

2

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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地下工程地震动力响应及抗震研究 被引量：67

3

作者 黄胜 陈卫忠 +2 位作者 杨建平 郭小红 乔春江 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期483-490,共8页

应用改进的Newmark隐式积分法,采用无限元动力人工边界,研究西藏扎墨公路高烈度地震区嘎隆拉隧道地震动力响应,分析隧道抗震层的减震机制,数值模拟橡胶和泡沫混凝土两类材料抗震层的减震效果。计算结果表明:抗震层虽不能从根本上改变隧... 应用改进的Newmark隐式积分法,采用无限元动力人工边界,研究西藏扎墨公路高烈度地震区嘎隆拉隧道地震动力响应,分析隧道抗震层的减震机制,数值模拟橡胶和泡沫混凝土两类材料抗震层的减震效果。计算结果表明:抗震层虽不能从根本上改变隧道的动力响应,但由于它本身的隔震缓冲作用,能够对衬砌起到较好的隔震效果;两类抗震材料隔震效果相差不大,但考虑到耐久性和经济性,推荐采用泡沫混凝土作隔震材料。研究成果对高烈度地震区地下工程稳定性分析具有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 地下工程 动力响应 改进的Newmark隐式积分法 无限元动力人工边界 抗震层

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埋地玻璃钢夹砂管地震响应的影响因素分析 被引量：12

4

作者 徐磊 刘杰 +1 位作者 叶志才 任青文 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期57-63,共7页

玻璃钢夹砂管在土木水利工程领域中得到了越来越广泛的应用,但现有的埋地管道地震响应分析模型大多不考虑管-土动力相互作用,且多针对均质材料管道,无法应用于具有明显层状复合材料结构特征的玻璃钢夹砂管。为此,本文基于玻璃钢夹砂管... 玻璃钢夹砂管在土木水利工程领域中得到了越来越广泛的应用,但现有的埋地管道地震响应分析模型大多不考虑管-土动力相互作用,且多针对均质材料管道,无法应用于具有明显层状复合材料结构特征的玻璃钢夹砂管。为此,本文基于玻璃钢夹砂管的层状复合材料结构特征,建立了完整的埋地玻璃钢夹砂管地震响应分析模型,在数值分析模型中,考虑了管-土间复杂的动力相互作用,以及地震散射波从有限域向无限域的传播。在上述基础上,重点分析管道长度、管道直径、管周土体弹性模量以及管道埋深等因素对埋地玻璃钢夹砂管地震响应的影响,并通过对影响规律的分析给出提高埋地玻璃钢夹砂管抗震能力的工程建议措施。 展开更多

关键词 玻璃钢夹砂管 地震响应 粘弹性边界 动力接触 层合壳单元 ABAQUS

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地下工程抗震分析中地震动输入方法研究 被引量：12

5

作者 黄胜 陈卫忠 +2 位作者 伍国军 郭小红 乔春江 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1254-1262,共9页

提出一种新的基于无限元人工边界的合理的地震动输入方法,该方法考虑到地层的辐射阻尼和地震波在地层中的反射和散射,采用波场分解的方法给出地震波从底面垂直入射时不同边界面上的等效地震荷载的计算公式。同时进行算例考证,结果表明,... 提出一种新的基于无限元人工边界的合理的地震动输入方法,该方法考虑到地层的辐射阻尼和地震波在地层中的反射和散射,采用波场分解的方法给出地震波从底面垂直入射时不同边界面上的等效地震荷载的计算公式。同时进行算例考证,结果表明,采用固定边界计算结果会出现失真的扰动,而采用该方法其结果与解析解吻合得比较好。最后将该方法用于西藏嘎龙拉隧道三维地震动力分析中,得到一些有意义的结论。 展开更多

关键词 地下工程 抗震分析 地震动输入方法 无限元动力人工边界 辐射阻尼 波场分解法

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地震荷载作用下埋地玻璃钢夹砂管的动力响应分析 被引量：7

6

作者 徐磊 叶志才 任青文 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2012年第4期468-474,共7页

玻璃钢夹砂管在土木水利工程领域得到了愈来愈广泛的应用,但现有的埋地管道地震响应分析模型大多不考虑管-土动力相互作用,且多针对均质材料管道,无法应用于具有明显层状复合材料结构特征的玻璃钢夹砂管。基于玻璃钢夹砂管的层状复合材... 玻璃钢夹砂管在土木水利工程领域得到了愈来愈广泛的应用,但现有的埋地管道地震响应分析模型大多不考虑管-土动力相互作用,且多针对均质材料管道,无法应用于具有明显层状复合材料结构特征的玻璃钢夹砂管。基于玻璃钢夹砂管的层状复合材料结构特征,建立了完整的埋地玻璃钢夹砂管地震响应分析模型,在数值分析模型中,考虑了管-土间复杂的动力相互作用,以及地震散射波从有限域向无限域的传播。算例分析表明,所建立的埋地玻璃钢夹砂管地震响应分析模型可合理地分析埋地玻璃钢夹砂管在地震荷载作用下的动力响应。 展开更多

关键词 玻璃钢夹砂管 地震响应分析模型 粘弹性边界 动力接触 层合壳单元 ABAQUS

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考虑纵缝影响的重力坝静动力荷载组合作用分析 被引量：4

7

作者 王刚 马震岳 张运良 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期244-249,共6页

将时间显式积分动力有限元方法与黏弹性动力人工边界理论相结合,建立了有纵缝混凝土重力坝坝体-地基系统的非线性动力反应计算分析方法。同时,采用动力学方法求解静力作用效应,解决了含接触非线性问题的重力坝坝体静、动力荷载组合作用... 将时间显式积分动力有限元方法与黏弹性动力人工边界理论相结合,建立了有纵缝混凝土重力坝坝体-地基系统的非线性动力反应计算分析方法。同时,采用动力学方法求解静力作用效应,解决了含接触非线性问题的重力坝坝体静、动力荷载组合作用效应的计算问题。文中采用该方法分析了某混凝土重力坝的纵缝对坝体静、动力力学特性的影响程度,明确了纵缝的存在是影响坝体抗震安全性的不利因素,从而也验证了方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 静动力荷载组合作用 显式动力有限元 重力坝 纵缝 黏弹性动力人工边界

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基于三维黏弹性动力人工边界仿真模拟的结构楼层反应谱分析 被引量：1

8

作者 陈坚 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2017年第6期75-79,124,共6页

针对某特定工程,依据不同的土层参数,通过设置边界弹簧和阻尼模拟地基土作用,构造三维黏弹性动力人工边界有限元模型,进行随机地震反应数值仿真;依据合成的基准地面SL-2、SL-1的基岩设计地震动时程,进行工程成层地基模型的自由场地震反... 针对某特定工程,依据不同的土层参数,通过设置边界弹簧和阻尼模拟地基土作用,构造三维黏弹性动力人工边界有限元模型,进行随机地震反应数值仿真;依据合成的基准地面SL-2、SL-1的基岩设计地震动时程,进行工程成层地基模型的自由场地震反应时程分析,建立了各楼层的考虑土-结构相互作用的地震反应及各层水平和竖向加速度反应谱的计算。 展开更多

关键词 楼层反应谱 三维黏弹性动力人工边界 自由场 地震反应分析 有限元

原文传递

移动荷载作用下高速铁路路基动应力的空间分布 被引量：20

9

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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ABAQUS岩土动力分析的静-动力统一人工边界研究 被引量：9

10

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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地震区棚洞合理结构形式的研究 被引量：6

11

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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开放系统非线性动力反应分析的一种算法 被引量：5

12

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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动力边界模型对土与结构非线性动力系统数值计算影响的分析(英文) 被引量：2

13

作者 吴艺 房营光 《科学技术与工程》 2007年第15期3803-3810,共8页

对不同参数条件下自由的远置边界、固定的远置边界、简单的远置边界、粘性局部人工边界和粘弹性局部人工边界等动力边界模型对土与结构非线性相互作用数值计算的影响进行了分析,根据实例计算分析了各种动力边界模型的有效性、数值计算... 对不同参数条件下自由的远置边界、固定的远置边界、简单的远置边界、粘性局部人工边界和粘弹性局部人工边界等动力边界模型对土与结构非线性相互作用数值计算的影响进行了分析,根据实例计算分析了各种动力边界模型的有效性、数值计算量及计算结果的可靠性。分析结果表明:不同的远置边界模型,对地基计算的合理取值范围有重要的影响,而只要地基的计算范围取得合理,都获得可靠的数值计算结果;粘性与粘弹性局部人工边界对数值计算结果虽有一定的影响,但具有足够的可靠性,而且可把地基计算范围取得较小,大大地减小数值计算量,在满足工程设计计算精度要求的基础上有效地节约计算成本。 展开更多

关键词 非线性动力相互作用 人工边界条件 可靠性

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