求解半无限平面动力问题的边界元与有限元耦合模型

本文将Ｎｅｗｍａｒｋ法的时间差分格式的有限元与边界元方程相结合，建立了动力问题的边界元与有限元耦合模型。这种耦合模型在求解时域范围内基础动力响应问题中，可充分发挥有限元求解局域问题和边界元求解无限域问题各自的优点。     

求解结构-无限地基动力相互作用的高阶透射边界频域方法

基于比例边界有限元法(scaled boundary finite element method,SBFEM)对结构-无限地基系统进行了频域的动力相互作用分析。通过一种新的高阶透射边界对无限地基进行模拟,该透射边界是基于无限域动力刚度矩阵的连分式解形式,连分式的系数通过以动力刚度矩阵表示的比例边界有限元方程递推计算。通过数值算例验证了该高阶透射边界的收敛性,并与解析解进行了比较,表明该方法具有较高的精度。最后对重力坝-库水-无限地基系统进行了频域分析,将计算结果与无质量地基模型进行了对比。对比结果表明,所提地基模型计算的结果与无质量地基模型的计算结果相比降低约20%。该方法可以有效地进行二维和三维大型结构-地基相互作用分析。     

局部透射边界在稳态波动有限元模拟中的应用

本文将局部透射边界和集中质量有限元技术结合起来形成一个模拟稳态近场波动的力学模型。这一模型中任一节点的运动仅与其邻近的节点耦联。这一特点导致稳态波动有限元模拟的一种十分简便和有效的算法。本文将以基底固定的弹性层内的出平面波动为例阐明这一算法,并用一种新的局部透射边界模拟行进波动。     

基于相似性导出基础的动力刚度矩阵

详细论述了基于相似性导出基础动力刚度矩阵的思想，包括克隆算法、无限元方法、一致无穷小有限元法和标度有限元法。这些方法，仅对地基－基础界面进行有限元离散，使问题的空间维数减少一维；但是，它们不需要基本解就可以满足无穷远辐射条件，从而避免了奇异积分的计算，减少了计算工作量。     

无限域地基有限元分析的简化粘弹性边界

本文提出一种能用于无限域地基动、静力有限元分析的简单人工边界——粘弹边界，采用一层边界单元来实现。该边界弹簧部分采用弹性半空间Mindlin解计算，边界单元采用具有粘性阻尼的粘弹材料，通过确定合理的弹性模量、泊松比和粘性阻尼系数，不仅可以使边界单元能够模拟无限域远场的弹性恢复力，同时可以模拟粘性边界。通过算例分析，验证了该边界的有效性，它可用于土-结构动力相互作用分析。     

结构-地基相互作用体系动力特性参数的简化计算方法

本文首先介绍了几种计算结构－地基相互作用体系动力特性的简化方法，并用振动台模型试验的数据资料进行计算分析，讨论了各方法的局限性；在此基础上，提出了一种改进的简化计算方法。在该方法中，主要改进是合理考虑了桩基对体系刚度的贡献。     

采用复合样条有限元方法求解板的动力初值问题

结构动力分析是工程设计中的重要组成部分，传统结构动力分析不能全面反映结构动力的初值特征，而Gurtin变分原理被认为是目前唯一能全面反映结构动力初值特征的变分原理。本文应用以位移为参变量的Gurtin变分原理，采用复合样条有限元的方法，即在时间域及空间域的y方向采用三次B样条函数，而在空间域的x方向采用多项式逼近广义位移，从而建立了精度较高的计算板动力初值问题的样条有限元模型。数值计算结果表明，本文所建立的方法能有效地求解板的动力初值问题，且计算精度高。     

大刚度结构力控制拟动力实验方法

由于受到拟动力实验加载系统和量测系统精度限制，对大刚度结构采用位移控制的拟动力实验方法已失效，本文提出了适用于大风度结构的力控制拟动力试验方法，阐述了方法的原理与步骤，并用实验实例验证了该方法是可行的和可靠的。     

基础动力刚度的精确数值解及集中参数模型

土－结构相互作用分析的关键是建立以土－结构界面定义的无限半空间的动力刚度矩阵。本文介绍了一种求解半无限地基动力刚度的新方法，通过两个算例验证了该方法的精度，并给出了一种利用频域刚性基础动力刚度计算基础时域荷载响应的实用方法，该研究为刚性基础设计提供了一种新的，可靠的理论方法。     

频率波数域内层状地基动力柔度的精细求解

精细积分法既可得到在计算机精度意义下的精确解,又能够保持哈密顿体系的辛结构。其是求解一阶线性常微分方程组的精确数值方法,既可以用于时间域的初值问题,又可以应用于空间域的两点边值问题。运用精细积分法求解微层区段矩阵,并对微层区段矩阵合并得到整个层状地基的区段矩阵,最终得到层状地基的动力柔度值。运用数值算例验证了本文方法的计算精度。     

基于高阶双渐近透射边界的重力坝-层状地基动力相互作用分析

时域高阶双渐近透射边界能够同时模拟层状介质中行波和快衰波的传播,具有很高的计算精度和计算效率.本文将高阶双渐近透射边界推广应用到多层层状地基系统弹性波传播问题的模拟,采用广义特征值分解分析该透射边界的数值稳定性,通过移谱法消除导致数值不稳定的虚假模态.将高阶双渐近透射边界以超单元的形式直接嵌入到近场有限元方程,建立了有限元-高阶双渐近透射边界时域耦合分析模型,并将其应用到重力坝-层状地基动力相互作用分析.数值算例分析结果表明,该时域耦合分析模型具有很高的精度和计算效率,适用于实际重力坝工程的地震响应分析.

     

有限元分析方法在黄土地基震陷预测中的应用

将有限元方法应用于黄土地基的震陷量预测，定量地研究了黄土地基地震沉陷特性与场地条件、基础形式、土动力特性等因素的相关关系，为黄土地基基础的抗震增稳设计与处理提供了科学依据。     

沉箱与地基相互作用在浪冲击力下的动力分析

提出了6节点映射无限元，4节点双向映射无限元与有限元耦合，分析了一海岸防波堤在浪冲击力的动力特性。结果表明，用这一模型来离散无限域的远场，特别是研究动力问题，具有较好的经济性和可靠性。     

动力刚度计算方法-"盐溶”法-的改进

本文首先讨论了采用盐溶法（damping-solvent extraction method)争动力刚度时，在某些频率点（奇点）产生误差的原因；提出一种多次逼近的改进办法，提高了计算精度。在一般情况下，动力刚度的奇点是未知的。本文建议的逼近技术可用于校核这一方法所获得的结果。     

机器基础动力相互作用的研究

本文分别对单台、双台、联合基础与地基土相互作用体系在扰力作用下的振动特性进行了研究。在计算中考虑了外围土体的影响。通过算例,得到了单台、双台、联合基础的一些振动规律。     

有限元动力分析的位移递归法

本文为有限元系统的运动方程提供了一个简便实用的直接积分方法,命名为“位移递归法”。对于线性和非线性、集中和一致质量矩阵、比例和非比例阻尼矩阵等各类系统,这个方法都普遍适用,且有统一的直接积分格式。     

用动力测量值确定基础—地基系统的频变参数

提出了基础－地基系统具有频变参数的质－弹－阻模型，在这个模型中，系统的刚度Ｋ＝Ｋ０－Ｋ１ω＾２和阻尼系数Ｃ＝Ｃ０＋Ｃ１ω随系统振动频率而变化。文章以竖向振动为例，给出了用稳态激振下的动力反应测量值确定系统参数Ｋ０，Ｋ１，Ｃ０，Ｃ１的方法；讨论了基础频变刚度系统与附加质量系统的等效范围和差别。