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坝-基动力相互作用的高阶时域模型
  • ISSN号:0559-9350
  • 期刊名称:《水利学报》
  • 时间:0
  • 分类:TV312[水利工程—水工结构工程]
  • 作者机构:[1]三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心,湖北宜昌443002, [2]三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌443002, [3]河海大学工程力学系,江苏南京210098
  • 相关基金:基金项目:国家自然科学基金(51309143);三峡大学科学基金(KJ20138003)
中文摘要:

采用有限元法模拟近场有限域,并采用基于比例边界有限元法的高阶透射边界模拟远场无限域,建立了一种坝-基动力相互作用的时域模型。模型的高阶透射边界由采用改进的连分式法求解无限域动力刚度矩阵建立,在时域里表示为一阶常微分方程组。它能精确满足无限远处的辐射阻尼,具有全局精确、时间局部和收敛速度快等优点。对近场有限域和远场无限域在交界面上的相互作用力向量进行耦合,通过联立有限域和无限域的运动方程,建立了坝-基耦合系统的标准动力学方程,该方程可采用直接积分法进行求解。该耦合系统的稳定性取决于其系数矩阵的广义特征值问题;如果出现不稳定情况,采用移谱法以消除虚假模态。通过算例验算,结果表明该算法在时域里具有良好的计算精度和效率。

英文摘要:

A high-order model based on finite element method (FEM) and the scaled boundary finite element method (SBFEM) for transient dynamic response of dam-foundation systems is presented. The well-established FEM is used for modeling the near-field bounded domains. A local high-order transmitting boundary, which is based on the SBFEM and the improved continued fraction solution for the dynamic stiffness matrix, is used for modeling the dynamic response of the far-field unbounded domains. Such boundary is expressed as a system of first-order ordinary differential equations in the time domain, which can exactly satisfy the radiation boundary condition at infinity and is global in space,local in time and converges rapidly. The bounded and unbounded formulations are coupled via the interaction force vector at the interface. The standard equations of the coupled model in the time domain are obtained by combining the dynamic equations of bounded and unbounded domains, which can be solved by a direct time-domain integration method. The stability of the coupled system depends on the general eigenproblem of the coefficient matrices. Possible spurious modes can be eliminated using the spectral shifting technique. The results of two numerical examples demonstrate that the present approach has excellent accuracy and efficiency.

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期刊信息
  • 《水利学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国水利学会 中国大坝工程学会
  • 主编:程晓陶
  • 地址:北京市复兴路甲1号中国水科院A座1117室
  • 邮编:100038
  • 邮箱:slxb@iwhr.com
  • 电话:010-68786221
  • 国际标准刊号:ISSN:0559-9350
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1882/TV
  • 邮发代号:2-183
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:43715