基于ABAQUS的地下空间结构振动台试验数值模拟方法探究

摘要

为探究土-地下空间结构动力相互作用的高精度数值模拟方法,本文以一地下空间结构振动台模型试验为背景,采用ABAQUS软件建立三维有限元模型,对土-地下空间结构动力相互作用振动台模型试验进行数值模拟,针对通常采用SHAKE91等效线性化得到的土体参数直接应用于模型振动台试验数值模拟引起的误差较大、以及土体与地下空间结构共用节点造成数值模型中土体应力分布与试验结果不相符等问题,提出了改进措施.具体内容包括:1)利用ABAQUS中的材料自定义程序UMAT进行了二次开发,使在UMAT中记录一次动力计算过程中每个土体单元的最大剪应变,并计算新的等效剪切模量和等效阻尼比,通过多次迭代来反映土体的软化和非线性,计算所得结果与试验值符合良好;2)在ABAQUS中采用定义主从接触面对的方法考虑土与地下空间结构间的接触非线性,通过在土体与地下结构间建立法向硬接触、切向库伦摩擦接触的接触面对,可使数值模拟所得土体应力分布与试验结果相近.结果表明,本文基于ABAQUS的土-地下结构动力相互作用数值模拟方法,可以较小的计算代价获得良好的模拟效果.