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[H. 有限元编程] 动力计算 人工边界

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发表于 2012-1-5 16:37:30 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 湖北武汉
本帖最后由 fgyu 于 2017-2-9 02:31 编辑

采用粘弹性人工边界模拟地震波的传播        有关粘弹性人工边界见刘晶波等老师的论文。以下是两个代表性算例


1.平面半空间瞬态响应
为了验证本文的人工边界的吸收性能,首先分析半无限空间受脉冲荷载下的动力问题。如图1a所示,荷载选用三角形脉冲,对比A、B、C三点的响应。
图 1半空间平面瞬态响应问题示意图
为进行有限元分析,将平面半空间人工截断为宽4m、高为2m的方形区域进行计算,在下部及左右边界上施加吸收边界条件,即沿人工边界布置一系列弹簧和阻尼器代替被截去的远场。加载方式如图1b所示。计算中不考虑材料的阻尼,其他的计算参数分别为:剪切模量G=1 介质密度ρ=1 泊松比v=0.25S波和P波速度分别为cs=1,cp=sqrt(3),人工边界相关的参数为aT,aN分别为0.51波源到人工边界点的距离取平均值sqrt(5)。整体区域采用三角形三节点单元离散,单元大小为0.1,时间积分步长为dt=0.01s。观察点ABC如图1所示,图2 给出了扩展解、采用粘弹性人工边界时三个观察点的x方向位移响应的计算结果。其中,精确解是计算40m*10m的区域。从比较结果可以看出的吸收边界是很有效的。
图 2均匀半空间不同观测点的位移时程
2.自由场剪切波传播模拟
    理论分析表明,波在固定边界和自由边界上都会发生反射,对于自由边界反射的应力波和入射应力波以边界面对称,以满足应力为零的自由边界条件。相应的,位移波也相互对称。这样,当剪切波垂直入射进入均匀、无阻尼的弹性半空间后,自由边界处发生反射,使得自由边界处输出的位移时程、速度时程、加速度时程分别为输入波的2倍,这一结论可以用来验证计算模型。取计算区范围为宽800m×深400m,剪切模量和密度分别取为G =6e3MPa,ρ=2000Kg/m3,泊松比υ=0.25,剪切波速Cs=sqrt(G/p)。用三角形单元剖分,单元尺寸为20m。截断处布置粘弹性人工边界,从底部垂直入射S波,时程为。
图 3 输入位移时程
取6个观测点A、B、C、D、E、F,其位置如图所示,通过计算得到的各个观测点x 方向的位移时程如图3所示。

图 4 各观测点x方向加速度、位移时程
图中D点位移时程的前一个波形由入射波引起,后一个波形则是由入射波经过自由表面反射后引起的,并且可以清楚地看出反射波到达底部人工边界后能够被粘弹性人工边界有效地吸收;地表面上的A、B、C三点的位移时程基本相同,且最大值接近入射波幅值的2倍,这是由于入射波和其在自由表面产生的反射波叠加放大引起的。这些计算结果都与理论解符合得非常好,说明本文中的波动输入法是合理且有效的。

以上是我用自己编写程序做出的结果,可以说结果与参考文献的结果吻合,现在的问题是我输入实际地震波的时候结果就有较大差异了。其中位移响应时程结果还好,但是自由场加速度响应幅值并没有达到底部的两倍。

5  入射的加速度时程, 各观测点x方向加速度、位移时程

现求教各位大牛……如果研究方向与小弟相近的,可以交流qq:517913455 注明人工边界。另外,欢迎同行使用程序,并提出修改建议,那些无脑求程序代码的就算了。


多年后依然有人做相关研究,深感欣慰。现贴出当初的验证程序,时间久了,程序比较乱,其中rgbj程序为主要程序,其他程序均为辅助验证的。希望对大家能有一定的启发吧,程序不一定正确,仅供参考。



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 楼主| 发表于 2012-1-6 14:06:13 | 显示全部楼层 来自 湖北武汉
Simdroid开发平台
怎么都没个回复啊...难道我发错区了?
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发表于 2012-1-6 15:11:36 | 显示全部楼层 来自 浙江杭州
fgyu 发表于 2012-1-6 14:06
怎么都没个回复啊...难道我发错区了?

不妨翻译成英文去www.imechanica.org,那里出没的牛人更多
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发表于 2012-1-17 01:59:04 | 显示全部楼层 来自 美国
The earthquake wave you used as input. Is it displacement or acceleration? Seems to me it is acceleration.
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 楼主| 发表于 2012-2-1 20:53:48 | 显示全部楼层 来自 湖北武汉
tonnyw 发表于 2012-1-17 01:59
The earthquake wave you used as input. Is it displacement or acceleration? Seems to me it is acceler ...

地震波输入是采用速度时程和位移时程
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发表于 2012-10-22 18:42:53 | 显示全部楼层 来自 四川成都
文献上讲地震转化为边界上的激振力输入,不知道你是怎转换的?
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发表于 2016-8-12 15:31:56 | 显示全部楼层 来自 广东广州
楼主您好,时隔那么久。还是很像请教您关于这方面问题
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 楼主| 发表于 2017-2-9 02:32:22 | 显示全部楼层 来自 浙江
lhc1005 发表于 2016-8-12 15:31
楼主您好,时隔那么久。还是很像请教您关于这方面问题

参考上传的附件程序,希望对你有用

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1

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发表于 2017-9-1 20:36:19 | 显示全部楼层 来自 香港
好文。
感谢lz的热心分享,不好意思,以前没有看到这个精彩贴
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发表于 2017-9-15 09:13:26 | 显示全部楼层 来自 河南郑州
支持楼主多发好贴
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发表于 2017-9-21 16:26:52 | 显示全部楼层 来自 陕西西安
我想问一下,法向人工边界和切向人工边界怎么添加啊
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发表于 2017-9-22 10:26:00 | 显示全部楼层 来自 北京
用什么编的程?
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发表于 2018-4-15 12:09:47 | 显示全部楼层 来自 湖北
好东西,学习下
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发表于 2018-10-25 17:16:24 | 显示全部楼层 来自 湖南长沙
楼主,等效节点荷载怎么算的
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发表于 2018-11-17 10:33:09 | 显示全部楼层 来自 湖南长沙
楼主我想知道你编程的等效节点荷载哪部分
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 楼主| 发表于 2019-11-23 23:28:22 | 显示全部楼层 来自 中国
xiaojingwen 发表于 2018-10-25 17:16
楼主,等效节点荷载怎么算的

参考 fokcL  这个函数
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