基于SBFEM的大壩-庫水-地基動力相互作用分析.pdf

1、本文提出了一種基于比例邊界有限元法的大壩-庫水-地基動力相互作用分析方法，并解決了部分實際應用中所遇到的難題。 在研究大壩的地震響應時，水的作用是不可忽視的一種外荷載?；诒壤吔缬邢拊枷耄茖С隽丝煽紤]庫水可壓縮性和水庫邊界吸收的SBFEM動水壓力控制方程。并在庫水不可壓縮的前提下，推導出了基于SBFEM的動水壓力附加質量矩陣計算公式，與原有的工程中普遍采用的其它附加質量計算方法相比，計算精度和效率均得到很大提高，比較適合實

2、際應用。 受到比例邊界有限元法的相似性要求的限制，對于形態(tài)復雜的結構，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力相互作用問題。研究了子結構分區(qū)方法，將結構劃分為若干子結構，分別利用比例邊界有限元方法求其剛度，然后疊加成結構的總體剛度矩陣再進行進一步的求解。同時，拱壩無限地基形狀和材料都十分復雜，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無限地基進行模擬。基于錐體動力學理論，提出了一種新的無限地基

3、SBFEM模型，大大減小了結構一地基系統(tǒng)的外圍邊界面，并合理地模擬了無限地基對拱壩的作用。通過上述處理，使得大壩-庫水-地基動力相互作用問題得到降維，進而大大減少了問題的前處理工作。 在上述動力相互作用時域算法中，由于卷積積分運算的存在，大大降低了算法的計算效率。分別基于子結構分區(qū)法和基函數(shù)縮減法，提出了兩種改進算法，對參與卷積積分運算的矩陣中關于結構-地基交界面上的自由度進行了大幅度的縮減，使得整個算法的計算效率得到大大的提高