【摘 要】
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本文研究了基础-饱和土地基耦合系统的动力学特性。在模型应用上考虑了三种情况:1.在基础-饱和土地基耦合系统的上表面受到竖向载荷作用时,耦合系统的动力学行为;2.在基础-饱和
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本文研究了基础-饱和土地基耦合系统的动力学特性。在模型应用上考虑了三种情况:1.在基础-饱和土地基耦合系统的上表面受到竖向载荷作用时,耦合系统的动力学行为;2.在基础-饱和土地基耦合系统的上表面受到竖向载荷作用的同时,还在饱和土侧面受到横向载荷作用的耦合系统的动力学行为;3.土层不均匀性对耦合系统的动力学性能的影响。根据多孔介质理论和弹性力学理论,在小变形的假设下,分别建立了耦合系统中不可压流体饱和土地基和弹性基础的运动微分方程、连接条件和初始条件,并根据3种不同的模型提出不同的边界条件以及表征材料非均匀性质的非均匀函数。提出了正确求解问题的数值模拟方法。在空间域采用微分求积单元法对基础-饱和土地基的控制方程和边界条件进行离散,并提供了正确处理耦合系统界面之间连接条件和间断性条件的方法,从而得到时间域内的一组代数-微分方程;接着运用隐式二阶向后差分格式处理了代数-微分方程组;最后利用牛顿迭代法数值求解了该方程组,得到了耦合系统的数值解。并考察了所布节点数对数值结果的影响。考察了基础-饱和土地基耦合系统的动力学行为。通过参数研究,揭示饱和土及基础的瞬态动力学特性,考虑土的非均匀性及边界条件对耦合系统动力学特性的影响。以便为基础工程的设计提供必要的理论基础和参考数据。从研究结果中可以看出,微分求积单元法是一种具有较高精度,取较少节点就能得到良好收敛结果的数值方法。
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