本文關(guān)鍵詞：粘彈性人工邊界在尾礦庫動(dòng)力穩(wěn)定分析中的應(yīng)用

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【摘要】：尾礦庫是一種高勢能的危險(xiǎn)源,尾礦庫的震害可能導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。散射問題中外行波遠(yuǎn)域能量逸散效應(yīng)是影響尾礦庫壩體動(dòng)力響應(yīng)的重要因素。在地震作用下,邊界條件類型的選擇對(duì)動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算結(jié)果有較大影響。因此,進(jìn)行粘彈性人工邊界在尾礦庫動(dòng)力響應(yīng)的相關(guān)研究,對(duì)于更深入研究壩體動(dòng)力穩(wěn)定分析有重要意義。文中主要進(jìn)行了以下研究工作:(1)首先,總結(jié)尾礦庫穩(wěn)定分析、粘彈性人工邊界的基本情況及研究現(xiàn)狀。其次,介紹了粘彈性人工邊界的二維、三維公式推導(dǎo)及粘彈性人工邊界單元等效參數(shù)的計(jì)算公式。并在ABAQUS中實(shí)現(xiàn)了等效粘彈性人工邊界,通過經(jīng)典算例(經(jīng)典的Lamb問題)驗(yàn)證,表明等效粘彈性人工邊界具有良好的計(jì)算精度,可以較好的模擬散射問題中外行波遠(yuǎn)域能量逸散效應(yīng)。最后,介紹了尾礦壩動(dòng)力分析理論,并基于ABAQUS二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)了尾礦砂材料等效線性粘性本構(gòu)。(2)根據(jù)某平地型尾礦庫勘察資料建立二維模型,通過ABAQUS滲流計(jì)算獲取尾礦庫的浸潤線位置和震前應(yīng)力狀態(tài)。(3)分別采用粘彈性人工邊界和固定邊界進(jìn)行尾礦庫動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算,對(duì)比分析監(jiān)測點(diǎn)的水平向加速度、水平向位移、大動(dòng)主應(yīng)力、動(dòng)剪應(yīng)力和整體應(yīng)變能隨時(shí)間變化的規(guī)律。通過以上研究得出以下主要結(jié)論:(1)邊界類型對(duì)地震作用下尾礦庫動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算結(jié)果有較大的影響,相對(duì)于固定邊界,使用粘彈性人工邊界時(shí),尾礦庫壩體動(dòng)力響應(yīng)最大值減小了15%~25%,表明模擬地震過程中粘彈性人工邊界起到了吸收能量的作用;在地震開始后0~4 s左右,粘彈性人工邊界的耗能作用不明顯,尾礦庫動(dòng)力響應(yīng)時(shí)程曲線幅值很接近,這是由于尾礦庫體積很大,地震作用初期,尾礦庫粘彈性人工邊界吸收散射波源向外部無限域輻射能量較少。(2)粘彈性人工邊界在尾礦庫動(dòng)力響應(yīng)的應(yīng)用中R取值空間較大,具有良好的魯棒性。(3)地基的動(dòng)彈性模量與K2成正相關(guān),K2值越大,即地基的柔度越小,尾礦庫地基中動(dòng)剪應(yīng)變?cè)叫?造成粘彈性人工邊界吸收能量越小,尾礦庫的動(dòng)剪應(yīng)力的降幅就越小。
【關(guān)鍵詞】：ABAQUS 粘彈性人工邊界 固定邊界 尾礦壩 動(dòng)力響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD926.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 論文研究意義12-13
• 1.4 本文主要的研究內(nèi)容13-15
• 第二章 粘彈性人工邊界尾礦庫動(dòng)力分析理論基礎(chǔ)15-32
• 2.1 動(dòng)力邊界理論15-25
• 2.1.1 粘彈性人工邊界15
• 2.1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 2.1.3 粘彈性人工邊界推導(dǎo)16-22
• 2.1.4 等效粘彈性人工邊界參數(shù)22-23
• 2.1.5 粘彈性人工邊界算例驗(yàn)證23-25
• 2.2 動(dòng)力平衡方程25-30
• 2.3 沈珠江模型30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 尾礦庫滲流分析32-39
• 3.1 ABAQUS有限元軟件簡介32
• 3.2 尾礦庫工程概況32-34
• 3.2.1 庫區(qū)自然氣象條件33
• 3.2.2 庫區(qū)工程地質(zhì)條件33
• 3.2.3 庫區(qū)水文地質(zhì)條件33-34
• 3.2.4 尾礦庫設(shè)計(jì)概況34
• 3.3 尾礦庫滲流模型的建立34-36
• 3.3.1 尾礦庫滲流模型34-35
• 3.3.2 尾礦庫滲流參數(shù)選取35-36
• 3.4 尾礦庫滲流計(jì)算及分析36-38
• 3.4.1 尾礦庫浸潤線位置36
• 3.4.2 尾礦庫應(yīng)力計(jì)算結(jié)果36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第四章 尾礦庫的非線性動(dòng)力分析39-66
• 4.1 尾礦庫動(dòng)力分析模型的建立39-46
• 4.1.1 尾礦庫動(dòng)力響應(yīng)分析具體步驟39-40
• 4.1.2 尾礦庫動(dòng)力模型示意圖40
• 4.1.3 尾礦庫動(dòng)力參數(shù)選取40-41
• 4.1.4 地震波的輸入41
• 4.1.5 尾礦庫動(dòng)力分析邊界條件設(shè)置41-42
• 4.1.6 粘彈性人工邊界的物理意義及實(shí)現(xiàn)方法42-43
• 4.1.7 尾礦壩模態(tài)分析和頻率的提取43-44
• 4.1.8 ABAQUS等效線性粘性模型的二次開發(fā)44-45
• 4.1.9 尾礦庫監(jiān)測點(diǎn)布置45-46
• 4.2 尾礦庫動(dòng)力響應(yīng)邊界效應(yīng)分析46-64
• 4.2.1 粘彈性人工邊界條件下動(dòng)剪應(yīng)變結(jié)果分析46-48
• 4.2.2 粘彈性人工邊界條件下動(dòng)剪應(yīng)力結(jié)果分析48-51
• 4.2.3 粘彈性人工邊界和固定邊界尾礦庫動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算及分析51-54
• 4.2.4 不同R工況下粘彈性人工邊界尾礦庫動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算及分析54-61
• 4.2.5 不同K2工況下兩種邊界尾礦庫動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算及分析61-64
• 4.3 本章小結(jié)64-66
• 第五章 結(jié)論與展望66-68
• 5.1 結(jié)論66-67
• 5.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-73
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73

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