結(jié)構(gòu)-波浪-海床動力相互作用系統(tǒng)的數(shù)值模擬.pdf

1、在港口及近海工程領(lǐng)域,結(jié)構(gòu)-波浪-海床耦合系統(tǒng)常見于碼頭、防波堤以及桶形基礎(chǔ)平臺等結(jié)構(gòu),這類結(jié)構(gòu)通過深嵌于海床并主要依靠地基的嵌固作用,在風(fēng)、流、冰等環(huán)境條件特別是在隨機(jī)波浪的持續(xù)和長期作用下保持穩(wěn)定.對于這類系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究以及其失穩(wěn)破壞機(jī)理的探究,一直是工程界懸而未決的課題,也是結(jié)構(gòu)-波浪-海床相互作用數(shù)值仿真分析中極具挑戰(zhàn)性的研究.接觸面是結(jié)構(gòu)-波浪-海床耦合系統(tǒng)中實(shí)際存在的一種構(gòu)造,由于在波浪作用下結(jié)構(gòu)與海床之間通過接觸面?zhèn)鬟f能

2、量,因此在該耦合系統(tǒng)相互作用的數(shù)值仿真分析中,接觸面問題無疑是一項(xiàng)重要的研究內(nèi)容.在巖土工程領(lǐng)域的數(shù)值分析中,一般引入接觸面單元對接觸面問題進(jìn)行處理,常見的有Goodman單元、Desai單元等.此類方法對接觸問題的處理都有一定的限制,且在數(shù)值方法的實(shí)現(xiàn)上相對較為困難.為考察耦合系統(tǒng)中接觸面對結(jié)構(gòu)變形的影響,該文首先比照在隨機(jī)波浪水槽中進(jìn)行的大圓筒防波堤模型實(shí)驗(yàn),建立了這一結(jié)構(gòu)-波浪-海床耦合系統(tǒng)的有限元計(jì)算模型,采用D-P模型對其進(jìn)行

3、了靜力計(jì)算并利用Marc軟件提供的直接追蹤物體的運(yùn)動軌跡、探測接觸的方法成功實(shí)現(xiàn)了對耦合系統(tǒng)中的接觸面的處理,并取得了良好的效果.通過對耦合系統(tǒng)的靜力分析發(fā)現(xiàn)即便考慮了接觸面效應(yīng)也不能闡明結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞原因,這是由于地基土在周期動荷載作用下體現(xiàn)出非線性變形、強(qiáng)度軟化以及塑性變形累積等特性,因此非常有必要采用土的動本構(gòu)模型對耦合系統(tǒng)進(jìn)行動力分析.為此該文利用Marc良好的開放性用戶子程序接口,通過二次開發(fā)將土動力學(xué)中廣泛應(yīng)用的等效線性模型