飽和多孔介質三維時域粘彈性人工邊界與動力反應分析的顯式有限元法.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、在高層、高壩和核電站等重大復雜結構的動力反應分析中,波動能量向無限域地基的逸散影響是重要的。飽和多孔介質在自然界中普遍存在,如飽和土,它是由固體骨架和孔隙流體組成。當兩者之間存在動力相互作用時,按飽和多孔介質分析比按單相同體介質分析更為科學、合理。由于飽和介質波動理論的復雜性及數學處理上的困難,有關飽和多孔介質動力響應研究的解析解僅局限于比較簡單的邊界情況。對于幾何形狀較復雜且存在近域介質非均勻和非線性的復雜情況,數值方法是有效的分析手

2、段。在無限或半無限空間的飽和多孔介質動力有限元分析中,通常采用有限模型的數值方法進行分析。為反映無約束域能量輻射效應影響,需引入虛擬的人工邊界條件。虛擬人工邊界的處理方式和方法對模擬精度的影響較大。顯式有限元結合局部人工邊界的方法由于其時空解耦的特點,很適宜于上述復雜的近場波動問題的求解,獲得學術界和工程界的重視。本文主要完成了以下工作: 1.建立了飽和多孔介質的三維粘彈性人工邊界 以外行的球面波為研究對象,分析人工邊界

3、應力,得到應力的表達式,固相介質在人工邊界的法向應力與其在邊界處的位移和速度分別成線性關系,固相介質在邊界的切向應力也與其切向位移和速度成線性關系;本文假設孔隙流體無粘性,不承受剪力,只在人工邊界的法向存在應力,其只與流體的法向速度成正比。因此,對固相介質,可以在人工邊界的法向、切向設置連續(xù)分布的彈簧和粘滯阻尼器;對孔隙流體,只在人工邊界的法向設置連續(xù)分布的粘滯阻尼器。地震波輸入可以通過在人工邊界上施加等效荷載來實現。 2.本文

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