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《中国地震局工程力学研究所》 2005年
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二维弹塑性土层的波动数值模拟

王伟  
【摘要】:土层弹塑性动力反应分析是土动力学和地震工程学中重要的研究课题之一。以往的研究大多采用土体非线性粘弹性模型或由经典塑性模型进行修改、推广后的本构模型,在复杂动荷载作用下,简单的采用这些本构模型已不能很好的描述土的动力特性。本文基于土体介质的边界面塑性本构模型,利用集中质量有限元显式逐步积分法对二维土层进行了弹塑性动力反应数值计算分析,得出了一些有益的结论。具体内容如下: 1.本文在大量查阅相关文献基础之上,对土层动力反应分析方法进行了简要评述,系统学习了塑性理论,详细研究分析了土体边界面塑性本构模型,编制了求解弹塑性矩阵的子程序WBSD。采用自适应多步积分、局部迭代和射线回退相结合的积分方法,给出了边界面塑性本构关系数值实现过程。基于此数值积分方法,编制了边界面塑性本构模型数值积分子程序WBSI。 2.采用集中质量有限元法并结合中心差分与单边差分相结合的显式积分格式对运动微分方程进行时空离散。编制了求解二维土层弹塑性动力反应的程序WSDP。 3.利用编制的求解二维土层弹塑性动力反应的程序,分别进行了波源问题和散射问题的算例分析。讨论了土体本构关系、土层应力历史状态、人工边界以及为消除人工边界高频振荡而采用的粘性阻尼等因素对土层动力反应的影响。结果表明:a)考虑土体边界面塑性本构模型的位移反应幅值明显增大,而且位移反应持时延长;b)分别取土体侧压力系数K 为0. 6和0. 4进行计算,结果表明随着土层侧压力系数K 减小,位移响应延迟,傅氏谱幅值增大,高频成份减少;c)采用本文所设置的人工边界对土层的弹塑性动力反应有一定的影响,还需要进一步研究;d)在一定范围内改变消除高频振荡的
【学位授予单位】:中国地震局工程力学研究所
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TU435

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【参考文献】
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