半平面问题远域辐射阻尼的时域边界元法模拟研究
2021-04-30李宏军郝文秀龚海天
计算力学学报 2021年2期
张 梅, 唐 波,2, 李宏军*, 郝文秀, 龚海天
(1.河北农业大学 城乡建设学院,保定 071001; 2.上海强劲地基工程股份有限公司,上海 200233;3.新加坡清水建设株式会社,新加坡 339509)
1 引 言
当无限及半无限域受到动力荷载作用时,应力波向远域介质传播,能量发生逸散,形成辐射阻尼。辐射阻尼对受力体的动力响应具有重要影响,甚至较之受力体本身阻尼更为重要[1],但半无限域问题中远域辐射条件较难满足,致使远域辐射阻尼的模拟尚没有较为完善的方案。实际工程中诸如岩石基坑爆破开挖、边坡稳定、结构抗震以及结构-地基动力相互作用[2]等问题均会涉及到远域辐射阻尼。
目前处理远域辐射阻尼的方法主要有有限元法与边界元法。由于实际问题应力波的传播距离是有限的,无论采用哪种数值方法,都可以通过截取足够大区域(完全包含应力波的影响范围)进行计算,从而避免辐射阻尼的处理,其操作方法简单,但是离散单元多,计算量较大,对于不同时程需求的问题往往需要多次改变模型,计算繁复。对于有限元法,若截取区域较小(未完全包含应力波的影响范围),需要设置人工边界[3]或直接采用比例边界有限元法[4,5],以考虑远域辐射阻尼的影响。人工边界的引入可以很好地模拟各种无限域的辐射阻尼,但也存在缺点,即低阶边界精度低和高阶边界稳定性较差[6];比例边界元法兼具有限元法和边界元法的优点,是处理远域辐射阻尼的一种较为理想的方法,但由于需要确定固定的比例中心,在求解具有偏心域或平行侧边界的问题时较为困难。……
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