黏彈性人工邊界以其概念清晰,穩(wěn)定性高,精度良好的優(yōu)點(diǎn),在地下結(jié)構(gòu)抗震的研究中已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。在使用黏彈性邊界進(jìn)行地震動(dòng)的輸入時(shí),需要把地震波轉(zhuǎn)化為模型網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上的等效節(jié)點(diǎn)力,這個(gè)過(guò)程就要涉及到波場(chǎng)分解的問(wèn)題。波場(chǎng)分解的方式可以不同,但不同的波場(chǎng)分解方式會(huì)得出精度不同的計(jì)算結(jié)果,而學(xué)界目前尚未就此達(dá)成一致。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,總結(jié)了3種地震波斜入射的波場(chǎng)分解方法,編制了相應(yīng)的Python腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)黏彈性邊界和等效節(jié)點(diǎn)力的批量施加,并且以不同角度的地震波斜入射為例在同一有限元模型中計(jì)算以進(jìn)行比較研究。結(jié)果表明計(jì)算精度與波場(chǎng)分解的方式密切相關(guān):在模型邊界上考慮的自由場(chǎng)波動(dòng)疊加越完整,計(jì)算結(jié)果越精確。 

【文章來(lái)源】：地震工程與工程振動(dòng). 2020,40(02)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)

【部分圖文】：

P波斜入射下三種波場(chǎng)分解方法示意圖

相比ANSYS而言,黏彈性人工邊界的實(shí)現(xiàn)在ABAQUS中更為便捷[20]。利用ABAQUS的彈簧阻尼單元即可模擬黏彈性人工邊界的彈簧單元及黏滯阻尼器單元[21]。對(duì)于二維模型而言,其邊界上每一個(gè)節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)自由度的彈簧阻尼系統(tǒng)。彈簧阻尼系統(tǒng)與網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的關(guān)系如圖所示。本文利用Python語(yǔ)言編制了腳本,對(duì)模型中的邊界節(jié)點(diǎn)批量施加了黏彈性邊界以及對(duì)應(yīng)的等效節(jié)點(diǎn)力,實(shí)現(xiàn)了ABAQUS中地震波的輸入。圖2為二維網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)控制面積與節(jié)點(diǎn)彈簧阻尼系統(tǒng)示意圖。在ABAQUS中,黏彈性邊界的彈簧阻尼單元可以分別用接觸中一端固定的彈簧單元及黏滯阻尼器單元進(jìn)行模擬。但由于實(shí)際的計(jì)算模型經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分之后往往會(huì)有成百上千個(gè)節(jié)點(diǎn),并且每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的質(zhì)點(diǎn)位移及速度時(shí)程都不相同,不同節(jié)點(diǎn)的等效節(jié)點(diǎn)力都會(huì)不同,故若手動(dòng)進(jìn)行黏彈性邊界施加和等效節(jié)點(diǎn)力的計(jì)算將會(huì)是個(gè)十分繁瑣且容易出錯(cuò)的過(guò)程。本文利用ABAQUS對(duì)于Python語(yǔ)言的良好開(kāi)源性進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),編制了相應(yīng)的Python腳本,實(shí)現(xiàn)了等效節(jié)點(diǎn)力在ABAQUS中的批量自動(dòng)施加。

采用1.4節(jié)中編制的Python腳本進(jìn)行黏彈性邊界與等效節(jié)點(diǎn)力的施加,加載等效節(jié)點(diǎn)力之后的土體模型如圖3所示,其中A、B、C、D、E、F為位移監(jiān)測(cè)點(diǎn),A、C、E、F分別為模型的4個(gè)角點(diǎn),B為自由表面中心,D點(diǎn)為土體模型的幾何中心。選用ABAQUS隱式動(dòng)態(tài)分析,網(wǎng)格大小取為5 m,時(shí)間增量步為0.002 s,計(jì)算時(shí)長(zhǎng)3 s。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3128333