本文關鍵詞：循環(huán)荷載作用下軟土中錨固基礎變形過程擬動力算法研究

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【摘要】：深海環(huán)境中錨固基礎不僅承受上部結構產生的工作靜荷載,還要承受風、浪等通過張緊錨索傳來的循環(huán)荷載。本文利用擬動力粘彈塑性模型,針對工作靜荷載和循環(huán)荷載共同作用下軟粘土中錨固基礎位移循環(huán)累積過程的擬動力有限元計算方法進行了研究,包括以下幾個方面:利用ABAQUS有限元軟件的用戶自定義材料子程序UMAT,將等效粘彈性本構嵌入ABAQUS增量求解主程序中,考慮循環(huán)荷載作用歷史的影響,結合等效線性算法反映循環(huán)荷載作用下軟粘土不排水循環(huán)應力應變響應。針對動力響應分析中土單元八面體剪應變時程曲線有無上翻的情況,確定土單元的八面體循環(huán)剪應變,克服了土單元八面體剪應變時程曲線因上翻而導致其八面體循環(huán)剪應變計算不準確的問題。結合蠕變理論描述土單元的應變循環(huán)累積響應,形成一種不通過詳細追蹤土單元循環(huán)應力應變時程即可分析工作靜荷載和循環(huán)動力荷載共同作用下飽和軟粘土中錨固基礎位移發(fā)展過程的擬動力增量粘彈塑性有限元算法。通過編制的腳本程序Python,將描述土單元動力響應的等效線性計算過程與描述土單元應變循環(huán)累積響應的計算過程連接起來,使整個擬動力有限元計算過程在ABAQUS、PYTHON和MATLAB操作平臺之間自動切換,最終在ABAQUS環(huán)境中完全實現(xiàn)了計算機自動完成整個分析過程,減少了分析過程中人工的反復操作和出錯概率,提高了分析效率。采用擬動力粘彈塑性有限元算法,針對飽和均勻軟粘土中張緊式吸力錨在靜荷載和循環(huán)荷載共同作用下變形失穩(wěn)過程的模型試驗進行有限元數(shù)值仿真模擬,并將數(shù)值仿真結果與試驗測得結果對比。結果表明,有限元計算得到吸力錨基礎的循環(huán)位移與模型試驗結果較為吻合,循環(huán)累積位移隨循環(huán)荷載作用次數(shù)的變化趨勢與模型試驗結果基本一致。在以上研究的基礎上,將擬動力算法擴展到模擬分層飽和軟粘土中法向承力錨位移發(fā)展過程的模型試驗中。結果對比表明,隨著循環(huán)荷載作用次數(shù)的增加,系泊點處沿法向的位移逐漸循環(huán)累積,累積趨勢逐漸減緩,有限元位移時程曲線與模型試驗結果的整體趨勢基本一致。進一步驗證了擬動力有限元計算方法評價靜荷載和循環(huán)荷載共同作用下深海錨固基礎變形失穩(wěn)過程的可行性。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P751;TU476

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