ABAQUS中黏性边界条件的实现及应用

波动数值模拟时,基底直接输入地震波会导致波动能量在计算域内往复反射,影响分析结果的可靠性。应用黏性边界条件模拟无限地基的辐射阻尼效应,基于波动理论及Spring/Dashpots单元实现了ABAQUS软件中黏性边界条件的施加,进而对弹性半空间的波源问题和散射问题进行波动数值模拟,并验证了黏性边界条件的有效性。采用黏性边界和固定边界条件计算响嘡台阵3号测井的土层地震反应,并将计算结果与实际记录进行对比分析。结果表明,固定边界会造成散射波往复反射,放大了地表的地震响应,黏性边界能吸收散射的波动能量,能够较好地模拟土层地震反应。     

基于可靠度和灵敏度的结构局部地震易损性分析

结构的地震易损性分析是结构地震风险分析的核心内容，传统的方法主要是分析结构的整体地震易损性。提出了结构局部地震易损性的概念，通过构造结构局部性能指标与其参数之间的一个新的功能函数，给出了局部地震易损性的可靠度表达式；根据可靠性灵敏度的概念，提出了构造结构局部性能指标概率密度函数的新方法，并详细推导了结构可靠指标对局部性能指标参数的灵敏度表达式。算例表明，所提方法可极大地提高结构地震易损性分析的计算效率。     

场地动力特性对衬砌隧道地震反应的影响

采用间接边界元法(IBEM),研究了平面SV波入射下场地动力特性对衬砌隧道地震反应的影响问题。充分利用半空间格林函数和全空间格林函数在分别构造含孔半无限空间域和闭合域内散射波场方面的优势,将含有衬砌隧道的层状半空间分解为含孔层状半无限空间域和一个环形衬砌闭合域。在半无限空间域孔洞边界和闭合域边界各单元上分别施加虚拟均布荷载,进而求得半空间和全空间域内的位移、应力格林函数,然后根据边界条件确定虚拟均布荷载密度,最后求得衬砌内表面动应力集中系数。验证了方法的正确性,并以基岩上单一土层和基岩上三层土为例,计算分析了层状弹性半空间中隧道衬砌内表面动应力集中系数。结果表明,随着基岩土层刚度比的增大,动应力集中系数峰值减小;随着土层厚度增大,动应力集中系数峰值总体上呈减小趋势;对于不同土层层序,动应力集中系数峰值明显不同。     

隧道结构与围岩土体三维地震反应分析

基于有限元分析软件ABAQUS平台,编制材料本构模型子程序UMAT,采用粘弹性人工边界条件模拟能量开放系统的边界,利用二次开发后的ABAQUS软件,模拟了隧道与围岩系统的三维地震反应,对比分析了不同入射角度下隧道结构与围岩土体的地震反应规律。分析结果表明,在地震荷载作用下,土体产生了不可恢复的塑性变形,主要表现为地表沉降;在斜入射条件下,随着入射角的增大,地表沉降显著增大,且沉降最终趋于稳定的时间有延长的趋势;均质地层中的大跨度长距离隧道结构,其横向地震反应受入射角的影响较大,表现为随着入射角的增大,结构的竖向沉降以及Mises应力显著增大;其纵向地震反应受入射角的影响不大。     

竖向断裂缝对场地地震动的影响分析

断裂缝在工程场地十分常见,研究其对场地地震动的影响很有必要.基于应用局部人工边界条件模拟辐射阻尼影响的二维显式有限元方法,分别对垂直入射和斜入射地震波情形下具有不同深度的竖向断裂缝场地地震动进行了数值模拟,并与地表水平的均匀半空间场地地震动进行了对比,结果表明,断裂缝对其附近场地地震动的影响显著,但随着离开裂缝的距离变大,其影响迅速减小.     

不同缝面形态地裂缝场地地震响应规律研究∗

地裂缝作为非连续地质界面对场地动力响应的影响是显而易见的,对不同缝面形态地裂缝场地进行地震响应规律研究是进行地裂缝场地建筑物抗震设防的基础。为此以西安典型地裂缝为研究背景,进行了单缝型地裂缝场地动力响应振动台模型试验,获得了地裂缝场地动力响应规律及响应特征;在此基础上通过 MIDAS 数值软件对西安单缝型、“y”字型、正“八”型和倒“八”型地裂缝,以及苏锡常地区基岩潜山型和基岩陡崖型 6 种缝面形态地裂缝场地地震响应规律进行了研究。结果表明：单缝型地裂缝呈现出越靠近地裂缝峰值加速度越大,随着距地裂缝距离越来越远,峰值加速度逐渐减小后趋于稳定的响应规律;“y”字型、正“八”型和倒“八”型地裂缝具有明显的“双峰”特征,即地表峰值加速度在靠近主、次地裂缝处都有明显的增大;基岩潜山型地裂缝场地地震响应规律与西安地区正“八”型地裂缝场地相似具有“双峰”特征,随着距主、次地裂缝距离增加地表峰值加速度逐渐减小后趋于稳定;基岩陡崖型地裂缝场地与西安地区单缝形地裂缝场地地震响应规律相似,但在地裂缝处场地地表峰值加速度响应更加明显,地表峰值加速度曲线更加陡峭。     

318国道沿线芦山地震的震害特征与烈度区划探讨

针对318国道雅安市政府路段向西一直到二郎山隧道东端沿线两侧的芦山地震震害特征进行总结,并按照《中国地震烈度表》进行地震烈度区划,确定不同地震烈度圈的分界线。同时,将调查结果和中国地震局发布的四川省芦山"4·20"7.0级强烈地震烈度图进行比较。研究表明:318国道沿线地震烈度全部低于Ⅸ度,Ⅷ度区的边界以天全县始阳镇为界即往东约偏移3 km,Ⅶ度区的边界以天全县紫石乡为界即往东偏移约2 km,Ⅵ度区的边界以二郎山隧道东端为界即往东偏移约8 km。同时,根据不同地震烈度圈的分界线,结合微观震中的位置,采用椭圆拟合芦山地震各烈度的等值线,探讨不同地震烈度圈的长半轴、短半轴和面积等。     

牛顿法计算Sarma法边坡安全系数

根据Sarm a法的基本假定即条块侧面与底面抗剪强度按同一比例调用,将斜条块侧面的推力分解为分别与摩擦力和凝聚力有关的2个分量,由条块力的平衡条件,推导出更为简洁的隐含安全系数的条块推力递推方程。为了加速收敛,采用牛顿法迭代法计算安全系数,并推导出计算中所需有关导数的解析表达式。同时,利用所得推力递推方程重新推导出了临界地震加速度系数Kc的显式表达式,该式与原始的Sarm a法等效,但形式上更为简明且便于应用。算例表明,本文的改进的Sarm a法算法收敛迅速,迭代3~5步即可达到工程所需精度,计算结果与经典算例Sarm a法解答及塑性力学理论解均非常接近。     

地震波斜入射下土质边坡的稳定性分析*

地震诱发的边坡失稳是重要的地质灾害类型之一，数值方法是对地震边坡进行分析的一项重要工具。基于黏弹性人工边界，通过将地震记录转化为等效地震荷载实现地震波在场地中的施加；并采用Mohr?Coulomb准则模拟土体的非线性特征。根据非线性有限元软件ABAQUS，建立了双面边坡的数值模型，通过分析地震波在不同角度入射下不同坡角边坡的地震响应，讨论了地震波入射角以及边坡坡角对破坏的影响。结果表明，地震波入射角和边坡形状改变了地震波在坡体内的传播规律，因此影响了边坡的破坏。随着地震波入射角的增加，靠近波源一侧坡面的滑动位移和滑动区域逐渐增加，而远离波源一侧的滑动位移和滑动区域逐渐减小。边坡坡度的增加引起坡面危害的逐渐加剧。本文讨论了不同尺寸边坡在不同地震作用下的破坏规律，从而为地震诱发边坡的失稳破坏提供了理论支撑，具有重要的现实工程意义。     

基于分形理论的滑坡空间分布特征研究

以"汶川地震"极端事件为时间分段点,基于ArcGIS网格法定量分析汶川地震重灾区滑坡空间分布的分形分维特征,得出汶川地震重灾区滑坡在震前和震后均具有分形特征。研究表明,汶川地震重灾区滑坡点的空间分布具有统计意义上的自相似结构,无特征尺度。基于分形理论的汶川地震重灾区滑坡空间分布特征分析为进一步研究滑坡的敏感性、危险性及滑坡风险预警奠定了重要的理论基础和前提。     

一种基于分形插值原理的焊缝轨迹识别方法

针对机器人智能化实时焊缝跟踪和视觉自动化轨迹识别对焊枪自主整合焊缝的焊接质量稳定性的影响,探讨平面焊缝的图像特征,提出了一种基于分形插值模型的焊缝轨迹图形处理方法,通过分析矩形域内分形曲面的少量数据,建立焊缝的分形几何形态,仿真其粗糙表面,根据所得结果可以快速、准确地捕捉具有分形特征的平面焊缝,实现实时焊缝跟踪及轨迹识别,提高焊缝整合的质量稳定性。以平面曲线焊缝为实例进行模拟,结果表明该研究模型可以有效提高平面焊缝轨迹识别的精度,验证了分形插值仿真在求解焊缝轨迹识别问题时的有效性。     

近30年来湖北洪涝灾害时序特征及预测分析——基于分形与混沌理论的研究

借助分形与混沌理论,对1978-2004年湖北省洪涝灾害成灾面积时间序列进行了分析,重构了其嵌入相空间序列,计算了其关联维数和饱和嵌入维数,确定了模拟相应动力系统所需的基本变量数目;同时,通过计算Kolmogorov熵,得出了对该洪涝灾害时间序列进行预测预报的时间尺度.最后,基于R/S分形分析,对湖北省未来洪涝灾害成灾面积的发展趋势作了预测,对该省洪涝灾害成灾面积可能呈现增大趋势的原因进行了分析,并提出了相应的对策.研究表明,该方法是一种有效的研究洪涝灾害时间序列分形特征的方法,能够客观、合理地反映洪涝灾害系统的分形特征,能为建立洪涝灾害成灾面积时间序列预报模型提供基础信息.     

燃气爆炸作用下房屋裂缝开展的分形模拟

烯气爆炸灾害下房屋裂纹开展有的模式与受均布压力破坏时的相同，在参照实验所得混凝土裂缝的分形维数资源的基础上编制了相应的软件，利用分形插值的方法实现裂缝开展的模拟，模拟结果较好地反映了裂缝发展的真实情况，且较以往的模拟方法节约了大量存储空间。     

考虑非饱和特性的黄土湿陷性与微观结构分析

利用扫描电子显微镜测试技术对3个场地16个土样的微观结构进行观测,并使用图像处理软件对微观图像进行处理、对土样孔隙的几何特征参数和分维数进行了提取,土样孔隙分布分维数为1.816~1.936。利用分形几何学原理建立非饱和土的孔隙分布函数,对天然湿度下黄土中水分分布进行分析,运用回归分析的方法对孔隙的分维数、非饱和孔隙孔隙率和湿陷性的关系进行了分析。结果表明:孔隙分维数越大,孔隙结构越复杂;天然湿度下处于非饱和状态的黄土孔隙孔径均大于40μm,黄土的湿陷系数随着孔隙分维数、非饱和孔隙孔隙率的增大而增大,非饱和孔隙是造成黄土湿陷的主要原因。     

淮河流域洪涝变化的混沌特征

从功率谱结构,Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数,吸收子维数和可预报时间等方面分析了淮河流域洪涝变化的混沌性质,研究表明淮河流域洪涝变化是一类混沌变化序列,洪涝系统是一类混沌为动力系统,系统时初值极端敏感,长期和不可预测,其可报预时间约为５－６年。     

中国历代灾害性海潮频率特征及时间序列的分形研究

根据中国历代灾害性海潮史料,运用一般统计方法和分形理论对其时间序列进行了分析,不仅探讨了历史灾害性海潮随时间演进的频率变化特征,而且判定了灾害性海潮时间序列的分形性质,在经基础上,还深入讨论了其分维与历代灾害性海潮暴积累发生次数和累积发生频率之间的关系,以及分维随时间演进的变化趋势。     

岩石断裂和破碎的分形研究

岩石断裂与破碎的研究一直是岩石力学的前沿领域,也是采矿、能源、水利、交通、地震等众多工程领域不可或缺的理论基础。本文系统介绍了将分形理论引进到岩石断裂和破碎研究的成果,其中包括岩石微观断裂、宏观裂纹动态扩展以及岩体破碎的块度分布,旨在从一个侧面反映分形理论在岩石力学中的应用,最后还给出了一个工程应用的例子。本文的部分结果曾发表于国际杂志上。     

聊古─1井水氡模糊分维值的变化与地震的关系

利用模糊集理论与分形理论相结合的模糊分维方法 ,处理了山东聊古 1井水氡 1 0多年来的观测资料 ,找出了水氡模糊分维值的 3次较大变化与相应 3次地震的关系。在这 3次地震前水氡模糊分维值都出现明显地小于 0 5 7的低值异常变化。这可能反映了系统在较大地震前的明显降维特征     

泥石流堆积物的分形结构特征

本文依据分形理论,分析了泥石流堆积物粒度组成的分形结构特征,其分维值介于2～3之间。分维可作为描述泥石流堆积物粒度组成的参数,分维的大小表征了作为自组织系统的泥石流堆积物的本质特征。论述了分维的研究意义。