基于半圆形凸起及地下圆孔对瞬态p波散射的数值仿真

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文半圆形凸起及地下圆孔对瞬态P波散射的数值仿真姓名：史志成申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：齐辉20070101哈尔滨啊鼙人学硕十学位论文摘要在实际工程中，大型地下孔洞结构对地震波的散射不仅对孔洞附近场地的震动有很大影响，甚至会影响到附近地面上的建筑物。所以对此类问题的求解无论是在理论上还是在工程实践中都有非常重大的意义。半空间地下孔洞对入射平面P波引起的地表位移幅值有较强的影响，本文直接采用有限元方法来研究部分节点的位移，应力，加速度和受P波影响下圆形孔的动应力集中系数。有限元法在数学上

2、是将偏微分方程的初边值问题划归一组常微分方程的初值问题(在空间离散化之后)或一组规则代数方程。然后，用NEWMARK直接积分法进行求解，得到各节点和单元的位移、应力的时程解。一方面，由于从无限域中截取了有限域来模拟无限域，因此引入了人工边界。另一方面，解决时空离散带来的不利影响，来减少误差。，本文利用有限元软件ANSYS进行模拟计算，研究了半空间界面上含单(双)圆形孔洞和突起对P波的散射和动应力集中的瞬态分析问题，给出了节点的位移和加速度的时程曲线，并给出了圆形孔的动应力集中系数，讨论了地下孔洞随孔径大小，以及与地表远近

3、不同的变化对地表各点位移结果的影响。关键词：瞬态分析；P波；动应力集中；ANSYS程序；地下孔洞哈尔滨f。拌大学硕十学位论文AbstractInactualprojects，scatteringanddiffractionofearthquakewavesbythelargeundergroundstructureswithholecallnotonlyaffectthegroundmotionneartheopeningstructures，butalsoitcanaffectthebuildingsonthegrou

4、ndnearby．Therefore。itisveryimportantt0solvethiskindofproblemfortheoryandengineeringapplication．TheundergroundcircularholehasbiginfluenceonthesurfacedisplacementcangreatlyamplifythesurfacedisplacementwhichisbroughtbytheincidentplaneP-wave．Inthispaperthedisplacemen

5、t，thestress，theaccelerationofsomepointsandthedynamicstressconcentrationfactorofcircularholeinfluencedbytheP-wavearestudiedbytheuseoftheFEMmethod．InmathematicstheFEMisamethodinwhichtheinitialandboundaryvalueofthepartialdifferential—coefficientequationsaretransform

6、edforagroupofinitialvalueoftheordinarydifferentialequation(afterspacedisperse)oragroupofregularalgebraequation．Then,eachnodeandelement’sdisplacementandstresssolutionvstimeareobtainedbyusingthedirectintegralcalculusmethodofNEWMARILOntheonehand，theartificialboundar

7、yisinterceptedbecausetheinfinitefieldissimulatedbytheinfinitefiledinterceptedfromtheinfinitefield．Ontheotherhand．allkindsofdisadvantageousinfluenceinspace-timedispersingshouldbeslovedtoreduceerror．●ThescatteringofP-waveandtransientanalysisprobl跚nofdynamicstressco

8、ncentrationareinvestigatedtothesingle(double)circileholestructuresinhalfspacethoughthegeneralfiniteelementanalysissoftwareANSYS．Notonlythetimecurveofthenode’sd