三维层状地基竖向激振波阻板主动隔振分析

为了研究三维层状地基中波阻板的隔振效果,基于薄层法在研究层状介质中波的传播问题的高效性、边界单元法处理无限域问题的精确性,结合两种方法的优点,提出三维层状地基薄层法基本解答,利用薄层法格林函数建立半解析边界单元法,分别对上软下硬和上硬下软两种三维层状半空间地基中波阻板的隔振效果进行分析。研究表明:增加波阻板的厚度、提高波阻板的弹性模量可以显著提高隔振效果,分层土体厚度和土性参数对于径向和竖向的位移振幅衰减系数有较大影响。     

高速移动列车荷载作用下成层地基-轨道耦合系统的动力响应

为研究层状地基-轨道耦合系统在高速移动列车荷载作用下的动力响应问题,建立了求解层状地基-轨道动力相互作用的2.5维间接边界元方法。方法选取垂直轨道方向的截面,在频率-波数域内进行边界单元的离散和求解,然后通过傅里叶变换方法求得时间-空间域内的动力响应。方法具有降维、自动满足辐射条件的优点。文中通过与已有结果的比较验证了方法的正确性,并以均匀半空间地基、基岩上单一土层地基和多层土地基情况为模型进行了数值计算分析。研究表明成层地基与均匀半空间地基情况轨道和地基振动响应存在本质差异;成层地基列车移动临界速度的确定需考虑成层地基中面波的频散和多模态特性。     

弹性地基上钢筋混凝土板样条边界元法计算

弹性地基上钢筋混凝土板的弯曲,尤其是自由边板,一直是学者和工程师所十分关切的问题．本文用样条边界元     

弹性地基上厚板的计算分析

以弹性地基上Reissner板为研究对象,地基采用双参数模型,把地基效应归并到厚板的弯曲微分方程中。利用导出的双参数地基上厚板弯曲问题的基本解,从虚功原理出发,依据胡海昌的中厚板弯曲理论,推导出三个广义位移表示的边界积分方程。适用于任意边界条件、任意形状及任意荷载的薄板及中厚板的弯曲问题。文中给出了算例,并对各种参数变化进行了分析,获得了满意的结果。     

真空和堆载作用了砂井地基固结的边界元分析

边界元法是70年代发展起来的一种新的数值计算方法。本文把边界元法应用于求解真空压力和堆载压力作用下的软粘土砂井地基固结变形的平面应变问题。笔者在文中推导了线性比奥固结理论的边界积分方程,并结合天津新港软土地基的真空预压袋装砂井加固工程就真空预压和堆载预压两种情况进行了计算对比分析;对于砂井地基和无砂井地基的预压效果问题也进行了相应的计算;在文中还把边界元、有限元及差分的计算结果与实测值做了对比。     

基于位移控制边界单元法盾构隧道开挖引起分层土体变形分析

 考虑地基土体非均质性的影响,基于弹性层状半空间地基模型,提出分析多层地基中盾构隧道开挖引起周围土体不排水变形的位移控制边界单元法,改变了过去采用简化分析方法仅能在均质地基中进行求解的状况。针对盾构隧道开挖边界引入椭圆化非等量径向土体位移移动模式,建立层状地基中洞周边值问题的边界积分求解方程,并采用高阶等参单元代替低阶常分布单元得到边界离散方程,同时以弹性层状半空间地基模型的基本解代替常规均匀介质体的Kelvin或Mindlin基本解,最终求得隧道洞周给定位移条件下的土体位移场。算例分析表明：位移控制边界单元法在计算均质地基和非均质层状地基中都具有较好的精度;对于非均质层状地基,如果采用以往的将不同土体参数近似折算成平均值进而按照弹性均质地基进行求解会带来较大的计算误差。研究成果可为合理评估盾构隧道施工对周围环境的影响提供一定的理论依据。     

利用瑞利面波特性计算动力响应的进一步探讨

本文根据地基中瑞利面波的能流分布规律，提出了利用面波的第一模态波模拟水平向传播波，而竖向传播波则采用半无限单元模拟。通过算例验证了本文方法的可靠性和精确性，并与传统的传递边界法进行了比较，最后讨论了衰减系数中对计算结果的灵敏性。     

利用瑞利面波特性计算动力响应的进一步探讨

本文根据地基中瑞利面波的能流分布规律，提出了利用面波的第一模态波模拟水平向传播波，而竖向传播波则采用半无限单元模拟。通过算例验证了本文方法的可靠性和精确性，并与传统的传递边界法进行了比较，最后讨论了衰减系数中对计算结果的灵敏性。     

高层建筑与地基基础联合作用的非线性分析

本文采用有限元—边界元耦合方法,对高层建筑与地基基础的联合作用进行了考虑材料非线性的分析.地基部分用二次曲线等参边界单元来模拟;上部结构中的混凝土及受拉主钢筋分别用八节点等参单元和二节点线形单元来模拟;而混凝土与钢筋之间的粘结—滑移关系则用四边形联结单元来模拟.根据两部分接触面上位移协调和力的平衡条件,将FEM和BFM进行耦合.用FORTRAN77语言编制了计算机程序,并在COMPAQ386/20e计算机上进行了实例计算.结果令人满意.该方法充分发挥了有限元在非线性分析中的优势和边界元在半无限域应用中的优势,较之单一的有限元法,具有数据准备简单,机时耗费量和内存需求量少,计算精度高的优点.     

进水塔基岩远域能量逸散数值模拟研究

在高耸结构、高坝等重大水工结构抗震动力分析中,多采用无质量固定边界模型模拟地基的影响,该模型引入了不真实的反射地震波。大量工程实践表明,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,结构体系的动力反应分析应归结为开放系统中的近场波动问题。本文基于波动理论分别采用粘性人工边界和粘弹性人工边界模拟地震波的远域能量逸散效应,进而削弱固定边界虚假反射地震波的影响,并将计算结果与固定边界模型进行比较。研究结果对类似工程抗震动力分析中边界条件的选取具有一定的参考意义。     

有限元、组合条元与映射无穷元联合应用研究

提出了将有限元、组合条元与映射无穷元联合应用求解无限域问题的思想 .首先介绍 6种映射无穷元的位移模式和坐标映射关系 ;然后基于联合应用组合条元的要求 ,提出了一种新型单元—组合映射无穷元 ,并建立了相应的公式 ;编制了计算程序 ,经过算例分析证明了有限元、组合条元与映射无穷元联合应用方法的正确性和有效性     

一致粘弹性人工边界及粘弹性边界单元

提出了一致粘弹性人工边界及粘弹性人工边界单元的概念,推导了二维一致粘弹性人工边界单元刚度及阻尼矩阵,并在其基础上使用矩阵等效原理实现了采用普通有限单元模拟的二维粘弹性边界单元。均匀半空间算例与成层半空间算例验证了粘弹性边界单元具有与集中粘弹性人工边界相同的精度,并且实施更为简便。     

弹性动力学的相似边界元法

讨论了弹性动力学边界元法中边界单元相似时单元之间的一些矩阵关系,建立了相似边界元法的公式。在一组相似单元中,只要求得一个单元的相应矩阵,通过比例关系即可求得其它单元的相应矩阵,然后通过迭加建立代数方程组系数矩阵。与通常的每个单元都各自进行积分计算相比,本文方法可大幅度减少计算量。     

高层建筑筏板基础分析的样条虚边界元法

基于Reissner厚板理论和Winkler弹性地基假定(非单一基床系数),提出了非均匀弹性支承厚板弯曲分析的样条虚边界元法,并将该法应用于高层建筑筏板基础的分析.本文方法计算量少、计算精度高,可以求解具有不同边界条件和任意域内支承的薄板和厚板在任意荷载作用下的挠度和内力,可用来对工程中各种板结构弯曲问题进行统一的分析.工程算例显示了本文方法在高层建筑筏板基础和桩基承台分析中的正确性和实用性.     

数值模型中无界边界的转化

地下水系统数值模型都要求模拟域为有界且边界条件是已知的。本文引入计算边界将无界含水层划分为有界的研究域和半无界的非研究域两个子空间 ,通过求解非研究域定解问题确定计算边界的边界条件 ,使无界含水层转化为有界的研究 (模拟 )域。这个方法应用到轴对称井流和二维平面流数值模型中无界边界条件的转化。     

A new stiffened plate element for the analysis of arbitrary plates

In spite of the large number of finite elements developed so far, most of these lack in generality, and are found to be inadequate and inefficient in some way or other, when it comes to analyzing plates of arbitrary geometrical configurations. So far the isoparametric element has been the most successful among available elements because of its ability to model a curved boundary successfully. However, the shear-locking problem inherent in the isoparametric element makes it unsuitable for analyzing thin plates of arbitrary shapes. Though research has been conducted using reduced integration and stabilization to overcome the problem, the formulations either do not converge to the correct solution in the thin-plate limit or they make the stiffness matrix a singular one. In this paper, a four-noded stiffened plate element is developed. This has the advantages and elegance of an isoparametric element in modelling arbitrary shaped plates, but without the disadvantage of shear-locking phenomena. Though this element is a high-order element, only the usual degrees of freedom have been considered, and performance is superior to that of the low-order ones. The stiffened plate element has the feature of accommodating the arbitrary shape of the plate geometry, and the stiffener modelling has been done in a general manner, with the stiffener lying anywhere with arbitrary orientation, and not necessarily following the nodal lines. The new element has been successfully used for the static, free vibration and stability analyses of arbitrary bare and stiffened plates. The results are found to agree quite satisfactorily with those of previous investigators.     

边界轮廓法的若干进展

介绍了作者在边界轮廓法方面的一些研究新成果,内容包括基于等价边界积分方程的边界轮廓法,基于面力边界积分方程的边界轮廓法,以及边界轮廓法在裂纹、薄板弯曲等问题中的应用。     

地下工程数值计算中地震动输入方法选择及实现

 在运用有限元数值方法进行地下结构抗震分析中,人工边界及地震动输入方法将直接影响到计算精度。在分析人工边界原理及常用地震动输入方法的基础上,研究地震动输入方法与人工边界间的相互作用。研究结果表明,不同地震输入方法将显著影响人工边界的吸收性能,而不同的人工边界需要采用与其相适应的地震动输入方法。接着分析两者相互作用的机制,并以无限元人工边界为例提出与其相适应的地震动输入方法,并编制相关输入程序,实例计算结果表明,所提出的地震动输入方法及相应的输入程序具有良好的精度。研究内容可为地下结构有限元抗震计算中人工边界及地震动输入方法的选择提供依据。     

无限元边界在地铁引发环境振动分析中的应用

通过算例验证了ABAQUS中无限元边界的有效性和精度.地基侧边界使用无限元边界后模型宽度可以减少到侧边界不处理模型的1/2;底边界使用无限元边界后模型深度可减少到底边界不处理模型的1/3.并将此无限元边界应用于地铁竖向激励力作用下实际土层—隧道模型的振动响应分析中,计算了不同频率动荷载下地表0m到30m范围内的振动幅值...