文档介绍：摘要分析方法才能用于这些实际问题的解决。显式有限元结合局部人工边界的方法由意义更加合理;D饩ǘ雀摺采用不同时空离散步距的有限元模型分析同一问题时,粘弹性边界结果稳定,透射边界结果受不同模型影响较明显。庠床ǘ侍夥治鼋舷嘤Φ哪谠床ǘ半球谷局部地形对入射地震动的影响问题和流一固介质分层耦合问题的分析关键词:近场波动:解耦;显式有限元;粘弹性边界;透射边界摘在高层、高坝和核电站等重大复杂结构的动力反应分析中,波动能量向无限域地基的逸散影响是重要的。由于这类问题的求解规模巨大,且可能包含多种介质耦合、介质材料非线性及界面动接触非线性等因素影响,需要发展高效的数值于其时空解耦的特点,很适宜于上述复杂的近场波动问题的求解,因而获得学术界和工程界的重视。文中针对两种局部人工边界,粘弹性边界和透射边界,进行了研究,获得了一些有参考意义的认识。提出了~种改进的粘弹性人工边界,它与现有的粘弹性边界相比具有以下优点:锢砟P图虻ィ缓郊又柿浚表达式与全部介质参数相关,物理透射边界稳定性的算例分析表明:现有透射人工边界的稳定实施方法是经验性的,缺乏可供参考的客观的参数选取依据,不便于工程人员操作;在某些情况下会对计算精度产生不利影响。精度比较分析表明:本文提出的广义粘弹性边界具有与二阶透射人工边界相当的精度。有限元模型影响分析表明:诼悴ǘ邢拊7治鲆G蟮那疤嵯拢题需要更大的人工边界尺寸。表明,显式有限元结合粘弹性人工边界的解耦时域波动分析方法是有效的近场波动数值模拟方法。要
北京工业大学工学硕士学位论文甌,..:,,.’琻.,,,猻.,.,痶...瑃
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签名:庭堑:签名:垄基璺签名:独创性声明关于论文使用授权的说明日期:!N纾醵本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京工业大学或其它教育本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。导师签名:日期:凇U酰。
第一章绪论研究背景也可以是自然结构,如局部地质构造。地基介质可分为两部分:与结构相邻的有限域和其外围的地基无限域。地基有限域和结构一起构成广义结构,它是我们在是非均匀的,可包含多介质的耦合,并可出现材料非线性、几何非线性和动接触等非线性因素;地基无限域则可采用均匀弹性半空问或成层弹性半空间模型。于是我们要解决的工程问题变为:研究己知动力荷载条件下广义结构及其邻近地基介质中的波动传播过程,进而得到结构的动力反应。动载可以直接作用于广义结构,如设置在结构上的动力装置,飞行物和空气中爆炸波对结构的冲击等:也可分析属内源波动问题:后者作用下的结构一地基体系动力分析属外源波动问题。的数值波动模拟方法的关键。这涉及到广义结构区的计算方法和无限地基的模拟两个方面的问题。有关近域的广义结构区,由于介质结构复杂和非线性的因素,人工边界是对无限连续介质进行有限化处理时,在介质中人为引入的虚拟边界。人工边界条件就是该边界上结点所需满足的人为边界条件,用于模拟切除的无限域影响。在物理上构成近场波动问题计算区对应的偏微分方程的边界条件。人工边界条件理论上应当实现对原连续介质的精确模拟,保证波在人工边界处的传播特性与原连续介质一致,使波通过人工边界时无反射效应,发生完全的透射或被人工边界完全吸收。因此,人工边界条件也被称为无反射边界条件、透射边大量工程实践表明,在高层、高拱坝、核电站等重大结构动力反应分析中,刚性地基假定不尽合理,无限地基能量辐射效应的影响应予以重视,此时,结构体系的动力反应分析应是开放系统中的近场波动问题,其力学模型可简化为如图镜慕峁挂坏鼗低场M贾薪峁箍梢允侨斯そ峁梗绲厣匣虻叵陆ㄖ铮工程问题中所关心的部分。广义结构在几何上可以是不规则的,力学性质上可以以是来自地基无限域的入射波,如地震波等。前者作用下的结构一地基体系动力两类问题中,后者较为复杂,涉及人工边界区的地震动输入问题。无论是内源波动或是外源波动的求解,以往的研究表明,计算效率和求解规模是建立一套高效有限元方法是应用最广的。远域的无限地基模拟将涉及到人工边界问题。
。人工边界条件对无限域模拟的准确与否将直接影响近场波动数值模拟的精度,因此人工边界条件的研究具有重要意义。近多年来,切割出来的含有结构或不均匀介质以及不规则地形等的计算区的波动模拟;二是波向无限域传播的波动模拟问