改进的等效线性化计算模型及在结构—波浪—海床耦合系统动力分析中的应用

摘要

在港口工程和近海工程领域，结构—波浪—海床耦合系统往往见于码头、防波堤以及桶形基础平台等结构，对于这类系统的稳定性研究以及其失稳破坏机理探究，一方面是工程界悬而未决且非常关注的课题，另方面也是结构—波浪—海床相互作用数值仿真分析中极具挑战性的研究。已有研究表明，土体在循环荷载长期、持续作用下的强度及变形特性是影响耦合系统失稳破坏的重要因素，因此，对结构—波浪—海床耦合系统进行动力响应分析，并合适地引入表征土体动力学基本特性的动应力—应变关系，无疑是分析耦合系统动力失稳破坏的重要基础。本文结合沉入式大圆筒结构，基于MSC.Marc软件平台建立了结构—波浪—海床耦合系统的动力有限元计算模型。由于耦合系统中海床土在循环荷载作用下体现出非线性变形、强度软化以及塑性变形积累等特性，本文在对耦合系统进行动力响应分析时，利用Marc软件良好的开放性，通过用户子程序接口成功地将等效线性化模型中改进的哈丁模型引入Marc软件，与此同时，在对土的动孔隙水压力计算模型进行调研和考察的基础上，将适用于饱和粘性土的孔压模型融入改进的哈丁模型，从而建立了基于Marc软件平台，可对结构—波浪—海床耦合系统进行有效应力分析的等效线性化动力计算模型，为今后的科研工作开辟了新的分析方法。由于改进的哈丁模型更好地反映了土体的强度软化及塑性变形积累随荷载循环周次的变化，因此其计算结果与模型实验的结果更为接近，体现出改进的等效线性化模型在进行耦合系统动力分析中的合理性和优越性，这为今后对此类结构系统的动力失稳研究奠定了一定的基础。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究现状

1.3本文的主要工作

第二章等效线性化模型及其研究现状

2.1概述

2.2等效线性化模型研究现状

2.3等效线性化算法简介

2.4小结

第三章改进的哈丁模型及其考察

3.1概述

3.2改进的哈丁模型

3.4小结

附图

第四章土的动孔隙水压力及其计算模型

4.1概述

4.2国内外研究现状

4.3应用于饱和粘性土的孔压模型

4.4小结

第五章结构—波浪—海床耦合系统的动力分析

5.1概述

5.2基于Marc软件的动力计算及子程序开发

5.3波浪作用下沉入式大圆筒结构的模型实验

5.4结构—波浪—海床耦合系统有限元计算模型

5.5小结

附图

6.1结论

6.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢