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相似文献
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1.
地下爆炸冲击波引起的基底滑移隔震建筑的动力响应   总被引:6,自引:0,他引:6  
对埋置在土体中的圆形衬砌内发生意外爆炸引起的附近地表的滑移隔震建筑 (考虑了土 结构相互作用 )的动力响应进行了研究。在土 结构相互作用分析中 ,分别采用有限元、无穷元和集中质点体系建立了衬砌周围的有限土区、四周的无限土区以及基底滑移隔震建筑的计算模型 ;在基底滑移隔震分析中 ,提出了用连续摩擦力模型取代传统的库仑摩擦力模型 ,避免跟踪啮合滑移的过渡边界并可减小计算误差。通过数值模拟 6层基底滑移隔震建筑在遭受地下爆炸冲击波作用且考虑土 结构相互作用所产生的动力响应 ,分析了基底滑移隔震效果以及不同隔震参数对隔震效果的影响 ,为相关的理论研究和工程实践提供了依据。  相似文献   

2.
王羽  高康华 《爆炸与冲击》2015,35(5):703-710
土中爆炸波与结构相互作用是地下工程结构抗爆计算的理论基础,理论研究中通常在宏观试验基础上,引入合理的介质动力本构模型分析波动问题。针对工程防护中的计算模型和解析方法,综述了岩土介质中爆炸波与结构相互作用的现状和研究进展,内容包括土的动力本构模型,自由场中爆炸波的传播、爆炸波与箱型、圆柱形和直墙圆拱型等地下结构的相互作用等。重点阐述了常用的非饱和土和饱和土的动力本构模型、考虑松弛效应的土的综合弹塑性模型,一维平面波在不均匀介质和分层介质中的传播及地下结构爆炸荷载计算方面的研究成果,分析了各种模型和计算方法的适用范围和存在问题。  相似文献   

3.
采用滑移速度壁模型实现了浸入边界方法与壁模型相结合的大涡模拟.本文首先分别采用平衡层模型和非平衡壁模型对周期山状流进行数值模拟,以考查在壁模型中考虑切向压力梯度的作用.数值结果表明,流场的压力对本文所采用的壁模型形式并不敏感,但是考虑切向压力梯度可以显著改进壁面摩擦力的计算结果,并且能够准确的预测强压力梯度区以及分离区内的流动平均统计特性.不考虑压力梯度效应的平衡层模型显著低估了壁面摩擦力的分布,同时无法准确预测分离区内的平均速度剖面.非平衡模型的修正项正比于切向压力梯度和壁面法向距离,因此在强压力梯度区或者网格较粗时,计算得到的平均压力和摩擦力分布以及流动的低阶统计量均与参考的实验和计算结果吻合.在此基础上,通过回转体绕流的大涡模拟考查了该方法用于模拟高雷诺数壁湍流的适用性,非平衡壁模型可以准确地捕捉流动的物理结构并较准确地预测其水动力学特性.结果表明,将浸入边界方法与非平衡滑移速度壁模型相结合的大涡模拟,有望成为数值模拟复杂边界高雷诺数壁湍流的工具.   相似文献   

4.
采用滑移速度壁模型实现了浸入边界方法与壁模型相结合的大涡模拟.本文首先分别采用平衡层模型和非平衡壁模型对周期山状流进行数值模拟,以考查在壁模型中考虑切向压力梯度的作用.数值结果表明,流场的压力对本文所采用的壁模型形式并不敏感,但是考虑切向压力梯度可以显著改进壁面摩擦力的计算结果,并且能够准确的预测强压力梯度区以及分离区内的流动平均统计特性.不考虑压力梯度效应的平衡层模型显著低估了壁面摩擦力的分布,同时无法准确预测分离区内的平均速度剖面.非平衡模型的修正项正比于切向压力梯度和壁面法向距离,因此在强压力梯度区或者网格较粗时,计算得到的平均压力和摩擦力分布以及流动的低阶统计量均与参考的实验和计算结果吻合.在此基础上,通过回转体绕流的大涡模拟考查了该方法用于模拟高雷诺数壁湍流的适用性,非平衡壁模型可以准确地捕捉流动的物理结构并较准确地预测其水动力学特性.结果表明,将浸入边界方法与非平衡滑移速度壁模型相结合的大涡模拟,有望成为数值模拟复杂边界高雷诺数壁湍流的工具.  相似文献   

5.
为了改善滑移隔震结构的减震效果和适用范围,提出3种磁流变阻尼器(MRD)与滑移隔震混合方案,建立了MRD与滑移隔震混合控制结构的动力分析模型,对6层MRD与滑移隔震混合控制结构进行地震反应分析。MRD与滑移隔震混合结构的3种混合方案的相对加速度峰值、相对速度峰值、相对位移峰值和层间剪力峰值分别比滑移隔震结构有不同程度的降低,而混合方案3的控制效果更加明显。在此基础上,建立了MRD与滑移隔震混合结构优化设计模型,采用IHGA程序对结构进行优化设计。结果表明,MRD与滑移隔震混合结构的各项地震反应均得到了更好地控制。  相似文献   

6.
离心模型试验边界效应分析   总被引:4,自引:0,他引:4  
通过对模型土进行加卸载的离心模型试验,分析边界摩擦力对土体变形的影响。由试验可以得到土层表面的弹性变形曲线,根据模型土体的位移边界条件,假设土层的位移函数,运用最小势能原理,求出边界磨擦力的大小,以及离心机加载过程中,在惯性力场和边界摩擦力作用下,模型土体的位移计算公式。通过试验和计算认为,在离心模型试验中,边界摩擦力对粘性土体的位移场有很大影响,应采取一定的措施减小摩擦力。  相似文献   

7.
爆炸载荷作用下地下圆形结构动态分析   总被引:6,自引:0,他引:6  
应用有限元方法分析了在爆炸载荷作用下地下圆形结构与土介质的动力相互作用问题。结构与土介质均假定为弹塑性,并用Mises屈服准则描述,而且考虑其几何非线性的影响。文中使用了人为阻尼边界和模型几何尺寸限制条件,从而大大提高了计算精度。文中还对几种解进行了比较和讨论  相似文献   

8.
用凸集模型模拟隔震结构参数的不确定性,而用随机模型模拟地震动输入的不确定性,提出了计算近场地震作用下在考虑双不确定性因素时隔震结构支座发生破坏的易损性曲线计算新方法;计算结果将给隔震支座力学参数的设计提供参考;通过计算对比可知,若不考虑结构参数不确定性将低估隔震支座破坏的地震易损性;对计算实例中基底最大位移敏感度分析发现,隔震支座的力学参数(如屈服力、屈服后刚度等)对基底最大位移影响较大,上部结构质量的影响次之,而上部结构的刚度对其影响不大;此外,本文的研究内容也为考虑结构参数和输入地震动双不确定性因素的情况下,计算各类结构地震易损性曲线提供了一种新的思路和途径。  相似文献   

9.
爆炸载荷作用下地下拱形结构动态分析   总被引:14,自引:0,他引:14  
应用有限元方法分析了爆炸载荷作用下地下拱形结构与土介质的动力相互作用问题。结构与介质均假定为弹塑性,并用Mises屈服准则描述,且考虑其几何非线性的影响。使用了人为阻尼边界,并使计算模型的几何尺寸满足限制性条件,从而大大提高了计算精度。还对几种解进行了比较,对影响结构应力场的因素也进行了讨论。  相似文献   

10.
基础滑移隔震体系的地震响应计算   总被引:4,自引:0,他引:4  
利用随机振动理论求出了基础滑移隔震房屋在无频谱过程的白噪声过程作用下的响应特性,探讨了基础滑移隔震的振动时最佳阻尼系数取值,提出了基础最大滑移量在白噪声过程作用下的计算公式,并进行了基础滑移隔震位移量的试验测定。计算结果与试验结果表明,本文提出的基础滑移隔震体系的计算公式是可行的,为滑移隔震房屋设计证结构安全、合理提供了理论依据。  相似文献   

11.
程选生  苏佳轩 《应用力学学报》2012,29(1):104-108,122
为了找出爆炸动力作用下的隧道衬砌结构薄弱部位和力学规律,建立了土体隧道动力分析整体有限元模型;利用显式动力有限元程序Ansys/Ls-dyna进行了数值模拟,探讨了土体隧道衬砌结构在爆炸作用下不同部位的时间历程曲线;分析了爆炸作用下土体隧道衬砌结构的动力响应。结果显示:隧道衬砌结构肩部在x、y方向的位移都较大;隧道衬砌结构顶部在y方向的位移较大;隧道衬砌结构顶部、肩部的加速度峰值最大并且加速度曲线均出现了两次或多次峰值。这反映了爆炸冲击波有比较强烈的多次反射;各部位压力时程曲线波动较大,按照肩部、顶部、胯部、底部、腰部的顺序先后到达峰值;顶部和肩部σx峰值最大,顶部和底部σy峰值最大,顶部、肩部、底部τmax峰值最大。顶部和肩部出现最大拉应力说明爆炸对拱顶拱肩损伤较大,隧道衬砌结构将会最先在这两处发生破坏。  相似文献   

12.
Many dynamical systems are subject to some form of non-smooth or discontinuous nonlinearity. One eminent example of such a nonlinearity is friction. This is caused by the fact that friction always opposes the direction of movement, thus changing sign when the sliding velocity changes sign. In this paper, a structure with friction-based seismic base isolation is regarded. Seismic base isolation can be employed to decouple a superstructure from the potentially hazardous surrounding ground motion. As a result, the seismic resistance of the superstructure can be improved. In this case study, the base isolation system is composed of linear laminated rubber bearings and viscous dampers and nonlinear friction elements. The nonlinear dynamic modelling of the base-isolated structure with the aid of constraint equations, is elaborated. Furthermore, the influence of the dynamic characteristics of the superstructure and the nonlinear modelling of the isolation system, on the total system’s dynamic response, is examined. Hereto, the effects of various modelling approaches are considered. Furthermore, the dynamic performance of the system is studied in both nonlinear transient and steady-state analyses. It is shown that, next to (and in correlation with) transient analyses, steady-state analyses can provide valuable insight in the discontinuous dynamic behaviour of the system. This case study illustrates the importance and development of nonlinear modelling and nonlinear analysis tools for non-smooth dynamical systems.  相似文献   

13.
Due to the wide applications of arches in underground protective structures, dynamic analysis of circu- lar arches including soil-structure interactions is important. In this paper, an exact solution of the forced vibration of circular arches subjected to subsurface denotation forces is obtained. The dynamic soil-structure interaction is considered with the introduction of an interfacial damping between the structure element and the surrounding soil into the equation of motion. By neglecting the influences of shear, rotary inertia and tangential forces and assuming the arch incompressible, the equations of motion of the buried arches were set up. Analytical solutions of the dynamic responses of theprotective arches were deduced by means of modal superposition. Arches with different opening angles, acoustic impedances and rise-span ratios were analyzed to discuss their influences on an arch. The theoretical analysis suggests blast loads for elastic designs and predicts the potential failure modes for buried protective arches.  相似文献   

14.
一种三维饱和土-基础-结构动力相互作用分析方法   总被引:5,自引:4,他引:1  
陈少林  赵宇昕 《力学学报》2016,48(6):1362-1371
地震波入射时土与结构动力相互作用分析是地震工程领域的重要问题.由于问题的复杂性,以往的研究大多考虑地基土为干土情形.而实际工程中,土体中经常充满孔隙水,土层往往是含水层或部分含水层.孔隙水对土层的地震反应影响较大,进而影响支撑于其上的基础和上部结构的响应.因此,有必要考虑饱和土-基础-结构动力相互作用问题.基于此,土体采用Biot模型,利用集中质量显式有限元方法并结合多次透射人工边界进行模拟;结构经有限元离散后,采用Newmark隐式时步积分方法进行分析,可通过ANSYS等有限元软件实现;基础假定为刚性,采用显式时步积分进行求解;土体和结构(及基础)可分别采用不同的时间步距;通过FORTRAN程序实现了三维饱和土-基础-结构系统在地震作用下的整体分析.从饱和多孔介质动力微分方程出发可知,干土是饱和土的特殊情形,通过将流体体积模量及孔隙率置为零,可将饱和土退化到干土,从而将干土统一到饱和土的计算框架中,通过土-结构相互作用算例对此进行了验证,进一步实现了干土与饱和土混合情形时的土-结构动力相互作用分析,使得问题的模拟更贴近实际工程(如考虑地下水位情形).通过算例对比了饱和土地基、干土地基、干土覆盖饱和土地基(考虑地下水位)情形时,土-结构相互作用对基础和结构响应的影响,结果表明地下水位对基础和结构响应的影响较大.  相似文献   

15.
The dynamic interaction problems of three-dimensional linear elastic structures witharbitrary shaped section embedded in a homogeneous,isotropic and linear elastic half spaceunder dynamic disturbances are numerically solved.The numerical method employed is acombination of the time domain semi-analytical boundary element method(SBEM)usedfor the semi-infinite soil medium and the semi-analytical finite element method(SFEM)used for the three-dimensional structure.The two methods are combined throughequilibrium and compatibility conditions at the soil-structure interface.Displacements,velocities,accelerations and interaction forces at the interface between undergroundstructure and soil medium produced by the diffraction of wave by an underground structurefor every time step are obtained.In dynamic soil-structure interaction problems,it isadvantageous to combine the SBEM and the SFEM in an effort to produce an optimumnumerical hybrid scheme which is characterized by the main advantages of the two methods.The  相似文献   

16.
从基础和设备间的接触力特点出发,采用Matlab/SIMULINK仿真软件建立了爆炸地冲击作用下浮放设备的滑移抛离模型,并验证了该模型的正确性。通过输入实测爆炸地冲击加速度波得出在真实爆炸环境中浮放设备的运动历程可分为相对静止、滑移、抛离、滑移减速等四个阶段。并根据其特点,提出了合理简化加速度波,采用该加速度波形,分析得到了浮放设备运动响应与动摩擦系数、爆炸地运动参数的关系。  相似文献   

17.
This paper introduces an elasto-plastic joint element characterised by strain hardening and softening in the analysis of dynamic soil-structure interaction. The phenomena of separation and sliding on the contact surface between soil and structure can be better simulated and the process can also be described. The interaction problems in a typical soil-structure system are analyzed in terms of elasto-plastic joint element as well as elastic ones. The results show that the elasto-plastic joint element is much better than the elastic one in modelling, especially in that the relative displacements accross the joint element can be much greater than that of the elastic case. Separation and sliding are not only related to the coefficient of friction and cohesion but also to their changes with plastic volumetric strain. The project is supported by the Sciences Foundation of the Chinese Academy of Sciences and the Disaster Provention Institute of Kyoto University (Japan).  相似文献   

18.
The vulnerability of civil engineering structures with fundamental frequency, say roughly above 1?Hz, (or buildings having less than ten stories), when exposed to the strong motion phase of an earthquake is considerably reduced by means of base isolation. The low-pass filter for isolating horizontal vibrations is redesigned where the classical elastomeric bearings are substituted by a number of prestressed helical steel springs with pivoted columns along their vertical axes carrying a fraction of the dead weight and guiding the remaining horizontal motion. The base-isolated building in its fundamental mode is considered to be rigid and low-cost tuned liquid column gas dampers (TLCGDs), in optimal arrangement within the plan of the basement of the building, supply the effective damping of the remaining horizontal vibrations. TLCGD-tuning in a first step is performed by a simple transformation of the well-documented optimal parameters of the tuned mass damper (TMD) followed by fine-tuning in state space. The action of the passive damping device is commonly considered to be sufficient. Since the gas-spring effect somewhat counter acts changes in fluid mass, the absorber can be used as a water reservoir. Compatible sliding elements are innovatively designed to resist the motion of the building relative to the ground for sufficiently small disturbances by static friction, thus complete the isolation system. However, during seismic excitation, the frictional contact is released over much of the time to avoid excessive wear.  相似文献   

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