摘要：

在高层,高坝,核电站等重大复杂工程结构的动力相应分析中,波动能量向无限域地基的逸散影响是显著的.以往,由于此类问题的求解规模巨大,且包含多种介质的耦合,材料的非线性及接触面的高度非线性,需要高效的数值分析方法才能解决这些问题.近年来,人们发现将显式有限元结合局部人工边界的方法很适宜求解这类复杂的近场波动问题,因而,局部人工边界的研究和发展受到了各界的关注.本文主要围绕黏弹性人工边界做了相应的研究,获得了一些有参考价值的认识. 1,从重大结构时程分析需要出发,选定具有均匀分布的随机相角余弦函数作为数学模型来合成需要的地震波.它不仅能满足地震波的三要素,而且与现行规范的反应谱方法相衔接.本文根据提出的数学模型编制了相应的计算程序,实现了地震波的拟合. 2,人工地震波虽然采用了数字滤波校正,有效地纠正加速度时程的零线漂移,但由于加速度时程合成计算过程中,一些长周期分量仍会残留下来,尽管它们不会导致加速度时程的漂移,但是却会对积分后的位移时程产生严重的漂移.本文采用最小二乘法编制了一套精度较高的地震动时程曲线时域校正的程序,满足了工程计算的需要. 3,考虑到结构造成的破坏和地基内液化的发生主要由剪切波引起,通常将自由场地简化为水平成层半空间模型.目前,自由场地地震反应分析的方法比较多,例如集中质量模型法,一维波动理论方法,层元法等.本文中使用集中质量模型和一维波动原理方法进行了自由场地地震反应计算. 4,针对LS-DYNA程序中提供的non—reflection boundary做二次开发,实现黏弹性人工边界,通过两个典型算例进行了精度验证.其精度完全满足工程计算的需要,且低频稳定性好于多阶透射边界. 5,将黏弹性人工边界结合显式有限元,进行了拱坝地震动力响应分析,为类似工程的抗震分析提供了一种新的思路.

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