水坝抗震分析的动力边界元方法

本文讨论了动力学问题中的几种边界元法,着重阐述了用静力Kelvin基本解和用一个简单函数系列表示惯性项以建立动力学问题的边界积分方程的方法;同时,用边界元离散技术求解动水压力,以实现流固耦合。文中给出了用边界元求解系统自振特性和在地震荷载作用下动力反应的数值技术。作为应用实例,文末分析了一个重力坝和水库,地基动力相互作用问题,说明这种方法在结构动力分析中比有限元法有独特的优越性,具有良好的应用前景。     

动水压力问题的边界单元法

本文介绍了用边界元法求解动水压力的原理与方法。在二维及三维情况下,分别给出了一些数值结果。计算表明,这种方法在分析坝-库水动力相互作用时为考虑动水压力提供了一种方便的途径。     

三维半解析边界元法及其在地震波动问题中的应用

本文提出一种复变量半解析试函数,并将它应用于边界元法中,建立一种可对三维波动问题在频域进行分析的半解析边界元法。同一般有限元和边界元法相比,本文方法具有节省存贮空间和计算工作量等优点。     

三维介质界面裂纹的动力分析

本文通过区域的连续映射推导了一种映射半解析边界元法，将其应用于界面裂纹问题的动力分析，可大大减小计算一。典型算例的结构表明，本文方法是非常有效的，并可推广应用于三维复杂形状裂纹的计算问题。     

土-结构动力相互作用研究综述

土与结构动力相互作用是当代力学领域的前沿性研究课题,具有很强的实践性。对土与结构动力相互作用的研究历史与现状进行了介绍,简要综述了当前土与结构动力相互作用的研究方法,重点介绍了目前关于土与结构动力相互作用问题中从无限域转化成有限域的人工边界研究进展问题,并对该领域今后的研究工作提出了建议。     

层土动力Green函数数值计算中若干问题的探讨

动力Ｇｒｅｅｎ子数数值计算技术是动力边界元法得以实施的关键技术之一。本文 无对两类层状介质动力Ｇｒｅｅｎ函数的频域解进行了比较,在此基础上,文中着重探讨了在土－结构相互作用问题中应用显式动力Ｇｒｅｅｎ函数时的若干数值计算问题,包括土层的子层离散和波数的计算以及半空间的模拟等。     

弹性动力问题中域外源点边界元法的数值研究

本文首次将域外源点边界元法应用于弹性动力问题中，在频域内研究了域外源点的配置规律，对数值解的稳定性进行了讨论。在分析中，使用了矩阵阵条件数概念。     

动力边界积分方程法及其应用

文中简要介绍了作者在国家地震局工程力学研究所学习和工作期间，该所动力边界积分方程法及其应用课题研究组这几年来的研究成果。     

粘弹性人工边界在地震工程中应用研究综述

介绍粘弹性人工边界在结构-地基动力相互作用等问题中应用的研究现状。重点叙述了粘弹性人工边界在有限元计算中的实现方法及其在地震工程中的应用。粘弹性人工边界方法具有方便实现、计算精度高、稳定性强等优点,是解决近场波动问题的一种重要手段。随着粘弹性人工边界理论及其在有限元软件中的应用日渐成熟,其在工程抗震分析等方面将具有广阔的应用前景。     

三维层状地基空沟主动隔振分析

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,结合二者的优点提出三维层状地基薄层法基本解答,建立了基于三维层状半空间薄层法位移基本解答的半解析动力边界元法。该方法可有效的分析多层场地的动力问题,解决土-结构动力相互作用问题。同时分别对粘弹性上软下硬地基及上硬下软地基的三维空沟主动隔振进行了详细的分析。结果表明,两种情况下采用空沟屏障隔振均可以取得一定的隔振效果;同时,地基分层参数对空沟隔振体系的隔振效果影响显著。     

采用显式有限元方法求解开放系统动力响应的主要环节和问题

分析了采用显式有限元方法求解开放系统动力响应的主要环节中影响精度和稳定性的因素及其相互关系,指出数值解的精度和稳定性是这些因素共同作用的结果。归纳了合理输入数字荷载应满足的条件以及系统离散化准则。基于有限元方法推导了吸收边界的一般表达式,并据此提出吸收边界和透射边界之间存在确定的函数关系,并不是两类独立人工边界的新见解。认为内域的阻尼稳定性和人工边界的近场稳定性是大型复杂开放系统动力响应数值方法研究和应用中的关键科学问题,并从应用的角度提出了解决问题的思路和看法。     

平面剪切型结构考虑土—结构相互作用的地震反应分析

本文根据子结构法思想提出了相互作用体系在频域内的运动方程,同时应用波在连续介质中的传播理论和间接边界元法推导了格林影响函数,从而进一步推导了地基土的动力刚度系数。文中通过计算带埋置的刚性矩形基础的平面剪切型结构的地震动力响应,并与基底固定的计算结果作比较,得到了有意义的结论。     

存在外源线电流元的电磁场边界积分方程

根据电磁场理论,应用δ函数及广义极限导出了存在外源线电流元的电场和磁场的亥姆霍兹方程.在此基础上,应用物理近似方法引用矢量格林第二公式导出了相应的电磁场边界积分方程,可供用边界元法计算有关勘查地球物理的正演问题.     

基于性能的地震工程研究的新进展及对结构非线性分析的要求

结合国际地震工程界提出的新一代基于性能的地震工程的框架方法,重点阐述了性能评估中涉及的主要问题。对性能评估使用的静力非线性分析、动力非线性分析方法进行了总结,在此基础上详细阐述了在基于概率的性能评估中有应用前景的增量动力分析方法的概念、相关问题及其应用,并简要介绍了基于增量动力分析思想提出的一些简化方法。最后提出了今后研究的建议,特别是结构非线性分析方面的研究重点。     

边界元法在地电预报地震中的研究与应用

在以往地电预报地震研究及电法勘探研究中，二维、三维点电源层状横向非均匀介质条件下的数值模拟方法存在着不少困难问题。利用边界单元法可使得该类二、三维问题中难处理的问题变得较为简单易行。本文综合分析叙述了边界元法在这类地电断面结构下的理论研究及其在地电预报地震中的应用情况。探讨了地电学在地震预报研究中的理论及实际应用前景。     

饱和层状场地中任意凹陷地形对入射SV波的散射

利用饱和土层的精确动力刚度矩阵和动力格林(Green)函数,采用间接边界元法,在频域内求解了层状饱和场地中任意凹陷地形对入射SV波的散射问题.通过自由场反应分析,求得凹陷地形表面各点的位移和各单元的应力响应;同样计算了虚拟分布荷载的格林影响函数,求得相应的位移和应力响应;根据边界条件确定虚拟分布荷载,将自由场位移响应和...     

SH波地表散射的局域边界元模拟

本文提出了一种计算不规则起伏地形中SH波散射的有效方法——局域边界元法.本方法基于传统边界元法,为计算复杂地表散射问题提供了一种更加高效的解决方案.根据地震波满足的边界积分方程中牵引力格林函数的特性,我们将自由边界分解成水平部分和起伏部分.通过公式推导,可将水平部分的位移由起伏部分的位移通过格林函数线性叠加表示,因此只需对起伏部分的位移进行直接求解,从而极大地减少了待求解的未知数个数,显著提高了计算效率.通过与半圆形山谷SH波平面波入射的解析解比较,验证了方法的正确性.数值模型比较显示,局域边界元模拟结果与传统边界元数值解完全吻合,但是大幅提高了计算效率.因此,局域边界元法可以作为模拟不规则地形中地震波散射的有效工具.     

无限元法在深覆盖层土石坝动力分析中的应用

以复杂地质条件的西藏高原地区旁多水电站实际工程为背景,探讨了有限元法与无限元法在深覆盖层悬挂式防渗墙土石坝结构非线性动力分析中的差异,分析和比较了无限元法和有限元法在西藏高原旁多水电站土石坝结构三维模型地震动响应的计算结果,验证了引入无限元法模拟西藏高原地区地基中复杂地质条件下的无限域或半无限域问题的可靠性和精确性。结果表明:在西藏高原地区复杂地质条件下,无限元法相比有限元法能量弥散现象较为明显。通过分析得到了西藏高原具有深覆盖层坝体结构地震动响应的规律性分析结果,为无限元法在西藏高原地区此类工程中的应用提供参考。     

考虑地基辐射阻尼的结构静动综合响应计算

推导了便于工程应用的底边界同时入射三向地震波时地基底边界和四个侧边界相应于黏弹性边界的地震动输入公式;对目前静动力分析中边界条件不统一的解决方法进行了综述,分析了其合理性;由工程实例可以看出,由基本方法求得的结构最大主应力较直接用黏弹性动力边界求解静力问题的方法更加接近实际,而最大主应力往往控制着材料的损伤破坏,因此,虽然操作过程比较麻烦,但仍建议用基本方法求解结构的静动综合响应。     

复杂介质地震波传播模拟中边界元法与有限差分法的比较研究

地震波场数值模拟是理论地球物理学和勘探地球物理学的重要研究手段.在众多数值模拟方法中边界元法和有限差分法是两种典型的地震波传播模拟计算方法.边界元法是一种半解析-半数值的边界型方法,它显式地利用边界连续条件,沿着地层边界进行离散,具有降维、高精度和自动满足远场辐射条件的优点;有限差分法是一种典型的基于微分的区域型方法,它隐式地使用边界连续条件,以空间网格形式进行离散和数值逼近,具有高效、实用和容易数值实现的优点.本文以一个半圆形均匀Valley模型和两个非均匀断裂/断层模型为例,从计算精度、计算效率、频散特性以及适用性等方面对这两种方法进行了比较研究.数值计算结果表明:边界元法可以精确地几何描述有内部断点、断面的复杂构造,能够精确地模拟内部不规则界面之间波的反射/传播;有限差分法不能以足够的精度描述几何断点和内部不规则边界.边界元法在高频时计算量大于有限差分法,有限差分法则需要更小的网格间距以压制数值频散.因此,在处理内部非均质和高频计算时,有限差分法更有效;在处理内部不规则边界、断点、大尺度等问题时,边界元法比有限差分法更有优势.