基于SBFEM的大壩-庫(kù)水-地基動(dòng)力相互作用分析.pdf

1、本文提出了一種基于比例邊界有限元法的大壩-庫(kù)水-地基動(dòng)力相互作用分析方法，并解決了部分實(shí)際應(yīng)用中所遇到的難題。 在研究大壩的地震響應(yīng)時(shí)，水的作用是不可忽視的一種外荷載?；诒壤吔缬邢拊枷?，推導(dǎo)出了可考慮庫(kù)水可壓縮性和水庫(kù)邊界吸收的SBFEM動(dòng)水壓力控制方程。并在庫(kù)水不可壓縮的前提下，推導(dǎo)出了基于SBFEM的動(dòng)水壓力附加質(zhì)量矩陣計(jì)算公式，與原有的工程中普遍采用的其它附加質(zhì)量計(jì)算方法相比，計(jì)算精度和效率均得到很大提高，比較適合實(shí)

2、際應(yīng)用。 受到比例邊界有限元法的相似性要求的限制，對(duì)于形態(tài)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，例如拱壩，不便直接利用比例邊界有限元方法解決它與地基的動(dòng)力相互作用問(wèn)題。研究了子結(jié)構(gòu)分區(qū)方法，將結(jié)構(gòu)劃分為若干子結(jié)構(gòu)，分別利用比例邊界有限元方法求其剛度，然后疊加成結(jié)構(gòu)的總體剛度矩陣再進(jìn)行進(jìn)一步的求解。同時(shí)，拱壩無(wú)限地基形狀和材料都十分復(fù)雜，由于比例邊界有限元方法相似要求，使得不可能直接利用這種方法對(duì)無(wú)限地基進(jìn)行模擬?；阱F體動(dòng)力學(xué)理論，提出了一種新的無(wú)限地基

3、SBFEM模型，大大減小了結(jié)構(gòu)一地基系統(tǒng)的外圍邊界面，并合理地模擬了無(wú)限地基對(duì)拱壩的作用。通過(guò)上述處理，使得大壩-庫(kù)水-地基動(dòng)力相互作用問(wèn)題得到降維，進(jìn)而大大減少了問(wèn)題的前處理工作。 在上述動(dòng)力相互作用時(shí)域算法中，由于卷積積分運(yùn)算的存在，大大降低了算法的計(jì)算效率。分別基于子結(jié)構(gòu)分區(qū)法和基函數(shù)縮減法，提出了兩種改進(jìn)算法，對(duì)參與卷積積分運(yùn)算的矩陣中關(guān)于結(jié)構(gòu)-地基交界面上的自由度進(jìn)行了大幅度的縮減，使得整個(gè)算法的計(jì)算效率得到大大的提高