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自由场边界的ABAQUS开发及其在隧道结构动力分析中的应用
| 论文题名： | 自由场边界的ABAQUS开发及其在隧道结构动力分析中的应用 |
| 关键词： | 数值模拟;自由场边界;塑性损伤;隧道结构;有限元分析;损伤演化 |
| 摘要： | 随着我国西部开发的不断推进，大量的隧道工程被修建在西部高烈度地震区，从国内外的历次大地震中可以看出，山岭隧道在强震作用下也会发生严重破坏，因此开展强震作用下山岭隧道抗减震方面的研究已成为目前科学界和工程界的热门课题之一。基于此背景，本文以ABAQUS大型有限元软件为平台，开发了地震动计算中的自由场边界，并通过数值模拟的方法对山岭隧道结构在地震动作用下的损伤演化进行了初步分析，具体研究内容如下: (1)对ABAQUS动力有限元分析的基本理论进行介绍。着重介绍了直接积分中的隐式积分法、非线性求解时所采用的Newton-Raphson法;然后对ABAQUS中的混凝土塑性损伤本构模型进行了介绍; (2)对近场波动数值模拟中的关键问题:动力人工边界和地震动输入，进行了详细介绍，对几种常见的动力人工边界及其相应的地震动输入方法进行了推导，从而明确了动力问题数值计算的关键内容; (3)基于有限元方法的基本思路，将粘性边界和自由场地震动输入相耦合，推导得到了自由场边界单元的力学性质，然后利用Fortran语言，通过ABAQUS软件的UEL二次开发接口，实现了自由场边界单元的程序开发，最后以算例的形式对自由场边界单元的模拟效果进行了验证; (4)结合汶川地震中隧道结构破坏情况，采用数值模拟的方法，对隧道结构在强震下的损伤演化过程进行了分析，得到水平剪切波和竖向压缩波分别作用下隧道结构的渐进性破坏过程，明确了不同波型下隧道结构的薄弱部位和破坏特征。 |
| 作者： | 侯瑞彬 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 申玉生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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