飽和砂土地震液化的網(wǎng)格自適應(yīng)數(shù)值方法研究.pdf

1、飽和砂土液化在地震中是一種常見現(xiàn)象，易造成場地沉陷、流動等嚴(yán)重災(zāi)害。為研究其致災(zāi)機理和致災(zāi)程度，數(shù)值模擬可以有效地重現(xiàn)、預(yù)測地震液化過程，是一種省時省力的研究手段。然而，在有限元數(shù)值計算中，由于網(wǎng)格劃分不當(dāng)，在動力作用下變形劇烈，出現(xiàn)局部網(wǎng)格扭曲畸變，影響計算效果，甚至中止計算。因此，本文開發(fā)了兩套完整的網(wǎng)格自適應(yīng)方法對該問題進(jìn)行研究，主要分為以下三個方面。
　　首先，針對液化土體變形特性，采用了基于SPR的誤差評估方法，來展現(xiàn)整

2、個網(wǎng)格應(yīng)變相對誤差的分布。將雙線性回歸函數(shù)應(yīng)用于三角形單元的網(wǎng)格，比常規(guī)線性回歸函數(shù)獲得了更穩(wěn)定、更準(zhǔn)確的誤差分布，可精確指導(dǎo)局部網(wǎng)格細(xì)化或再生成，也適用于四邊形和三角形單元的混合網(wǎng)格。
　　其次，分別開發(fā)了基于相似形分裂的網(wǎng)格細(xì)化方案和基于Delaunay三角剖分的網(wǎng)格再生成方案。通過測試和討論，將與液化程度相關(guān)的平均相對誤差設(shè)定為合適的自適應(yīng)誤差閾值，以實現(xiàn)局部網(wǎng)格的有限次合理加密。
　　最后，對應(yīng)局部網(wǎng)格細(xì)化和再生成的

3、方案，分別建立了與之匹配的新舊網(wǎng)格數(shù)據(jù)傳遞系統(tǒng)。在充分利用有限元基本規(guī)則的同時，將土體材料的塑性特征完整地從舊網(wǎng)格中繼承到新網(wǎng)格中，實現(xiàn)了網(wǎng)格自適應(yīng)流程中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確續(xù)算。
　　在進(jìn)行上述三個方面的過程中，也探索了兩種網(wǎng)格自適應(yīng)方案的適用范圍和可靠性，獲得并整理了他們的優(yōu)勢和缺陷。
　　通過上述工作，證明了網(wǎng)格自適應(yīng)方案在地震液化數(shù)值模擬中能夠精確地捕捉并平滑尖銳變形，極大地避免網(wǎng)格扭曲畸變;在有目標(biāo)地、合理有序地加密局部網(wǎng)格