移动载荷作用下浮冰的非线性动力学响应

本文考虑非线性、惯性和阻尼的影响,研究了任意深度二维理想流体顶部浮冰的振动.对相关的拟微分算子进行展开并将非线性项保留至三阶后,完全非线性问题被简化为仅与自由面上的变量相关的三阶截断模型.为了验证简化模型的准确性,重点关注了自由孤立波解.在不考虑阻尼的情况下,采用多重尺度方法推导了三阶非线性薛定谔方程(NLS),利用该方程预测了任意水深下原始欧拉方程中自由波包型孤立波解的存在性及三阶截断模型的准确性.相比于Dinvay等所提出的二阶模型,三阶截断模型的优势在于其对应的三阶NLS具有准确的非线性项系数,能够在最小相速度附近更好地模拟冰层的动力学响应.进一步地对自由孤立波解进行数值计算,数值结果表明三阶截断模型在分岔曲线和孤立波波形上均与完全欧拉方程吻合良好,准确性高于二阶截断模型.基于三阶截断模型,探究了匀速局域化载荷作用下的浮冰非线性动力学响应并将时间依赖解与实验测量数据进行比较,数值计算结果与实验记录吻合良好.

透空率对多层建筑物海啸冲击荷载的影响

近年来世界各地海啸灾害频发,对沿海地区建筑物和基础设施造成严重破坏,因此开展陆上建筑物抗海啸荷载研究具有重要意义。文章基于多物质ALE方法,构建了空气-海啸波-结构物相互作用数值模型,模拟研究了多层建筑物的透空形式和透空率对海啸荷载的影响。计算结果表明:当海啸强度相对较弱时,透空率大小对海啸冲击荷载影响十分显著,后者会随透空率的增加而明显减小;然而,当海啸超过一定强度后,均匀透空布置形式下透空率的增大对海啸冲击荷载的削减效果变差,但若底层完全透空仍可以产生显著的削弱效果,此时可将海啸荷载削减至不透空形式下的20%左右。此外,研究还发现,海啸冲击建筑物时的水体爬高随建筑物透空率的增加而减小,建筑物前因反射作用而产生的弓形波也随之减弱。