基于ABAQUS无限元的静-动力统一人工边界研究

对于强震作用下的大变形和非线性问题,叠加原理不能被用来计算结构的静-动力综合效应,这就涉及到静、动力边界转换或静-动力边界统一的问题。静-动力边界转换法较为繁琐,且如果不施加由静力边界条件引起的节点约束反力,模型存在不平衡力或不平衡力矩,造成计算结果失真。黏弹性静-动力统一人工边界在结构受切向静力作用时数值解精度不够理想。为了既方便又精确地计算结构的静-动力综合效应,提出了利用无限元建立静-动力统一人工边界,推导出适用于外源波动输入的等效节点力计算公式;基于Python语言,编写了等效节点力计算与施加为一体的程序。这种边界不需要进行静力、动力边界转换、应力场的导入以及边界节点约束反力的施加。无限元静-动力统一人工边界实现相对简单,且数值解精度高于静、动力人工边界转换法和黏弹性静-动力统一人工边界,特别是在切向静力的作用下。

ABAQUS动力无限元人工边界研究

针对动力场天然无限地基的数值模拟与地震波输入问题进行了一些有意义的研究,评述了现有动力计算常用无限元的优缺点,详细阐述了ABAQUS无限元理论体系框架,并加以改进,提出一种考虑外域地震动影响的ABAQUS动力无限元人工边界。采用等效边界力的叠加原理,对入射波和散射波分开处理,视入射波和散射波在边界上互不影响,将输入地震动转化为作用于有限元无限元交界面上的等效应力的方法来解决外源波的入射问题。算例验证结果表明:内源振动和固定边界会出现失真和扰动现象,同时该计算结果与黏弹性边界的计算结果对比可知,该方法对外行散射波的过滤作用优于黏弹性边界。因此,改进的ABAQUS动力无限元人工边界理论方法有效且具有一定的稳定性。

嵌岩大直径随钻跟管桩的竖向抗压承载特性研究

桩端嵌入中、微风化岩的大直径随钻跟管桩是利用专用钻机在成孔的同时沉入大直径PHC管桩,桩端灌注混凝土封底,桩壁外侧灌注水泥浆形成的一种无泥浆护壁的环保型管桩基础。基于现场试验数据,采用位移反分析理论深入分析了管桩与水泥注浆土体界面力学参数,进而通过三维有限元-无限元组合方法正演计算分析,研究了逐级静载荷作用下大直径随钻跟管桩桩身混凝土损伤发展、演化的变化规律。验证了2条试验桩的失效模式,以及ABAQUS损伤塑性本构模型的有效性。研究认为:提出的桩土界面参数的反演分析模型准确可靠,数值模拟仿真效果较好;静载荷试验确定的大直径管桩极限承载力正好接近桩身混凝土初始压缩损伤所对应的荷载。