人工边界及地震动输入在有限元软件中的实现

英文篇名：Application of Artificial Boundary and Seismic Input in General Finite Element Software
中文刊名：地下空间与工程学报
英文刊名：Chinese Journal of Underground Space and Engineering
作者：柳锦春 ; 还毅 ; 李建权
英文作者：Liu Jinchun1 ; Huan Yi1 ; Li Jianquan2(1.Engineering Institute of Corps of Engineers ; PLA University of Science and Technology ; Nanjing 210007 ; China ; 2.The Office of Civil Air Defence ; Tianshui Gansu 741000 ; China)
中文关键词：人工边界 ; 粘弹性边界 ; 地震动输入 ; 有限元
英文关键词：artificial boundary ; visco-elastic artificial boundary ; seismic input ; finite element
出版日期：2011-12-15
机构：解放军理工大学工程兵工程学院;甘肃省天水市人民防空办公室;
年：2011
期：S2
出版单位：地下空间与工程学报

摘要

粘弹性人工边界不仅在时间上是局部的,而且在空间上也是局部的,这种边界物理意义清晰、简单有效,且易于在有限元法中得以实现,与之相对于的地震动输入则是通过在边界上施加等效节点力实现的,等效节点力的大小与入射地震波波速成正比。本文利用通用有限元软件提供的弹簧阻尼单元模拟粘弹性边界,介绍了土—地下结构开放系统人工边界及地震动输入的应用方法,并进行了精度验证。结果表明,该方法具有较高的精度,可以方便的应用于波动问题的模拟分析,能够有效的分析地震作用下地下结构的动力反应。
The visco-elastic artificial boundary is local both in time and space.Such boundary is simple but efficient,and it can be implemented in finite element method without difficulty.The seismic input is realized at the artificial boundary by loading a set of nodal equivalent forces,proportional to the velocity of the incident seismic wave.In this paper,the method of simulating visco-elastic boundary by means of spring-damping element of general finite element software is used to introduce artificial boundary and seismic input for open soil-underground structure system.The results show that the method has high precision and can be used to analyze the wave motion problem easily.So the method is an effective approach to get the dynamic response of the open soil-underground structure under earthquake.

引文

[1]杜修力.工程波动理论与方法[M].北京:科学出版社,2009.
    [2]陈国兴.岩土地震工程学[M].北京:科学出版社,2007.
    [3]Deeks A J,Randolph M F.Ax symmetric time-domaintransmitting boundaries[J].Journal of Engineering Me-chanics,ASCE,1994,120(1):25-42.
    [4]刘晶波,李彬.三维粘弹性边界静—动力统一人工边界[J].中国科学(E辑),2005,35(9):966-980.
    [5]刘晶波,吕彦东.结构—地基动力相互作用问题分析的一种直接方法[J].土木工程学报,1998,31(3):55-64.
    [6]杜修力,赵密,王进廷.近场波动模拟的人工应力边界条件[J].力学学报,2006,38(1):49-56.
    [7]赵建锋,杜修力,韩强,等.外源波动问题数值模拟的一种实现方式[J].工程力学,2007,24(4):52-58.
    [8]廖振鹏.工程波动理论导论(第二版)[M].北京:科学出版社,2002.
    [9]赵密.粘弹性人工边界及其与透射人工边界的比较研究[D].北京:北京工业大学,2004.
    [10]邱流潮,金峰.地震分析中人工边界处理与地震动输入方法研究[J].岩土力学,2006,27(9):1 501-1 504.
    [11]赵建锋.考虑土—结构动力相互作用和多点输入的桥梁非线性地震响应分析[D].北京:北京工业大学,2007.