罕遇地震下敦煌莫高窟彩塑动力响应数值模拟

摘要

为研究敦煌莫高窟彩塑在罕遇地震下的安全性,根据其内部构造特点,建立从内到外分别由木骨架层、芦苇捆扎层、粗泥层和细泥层组成的精细化有限元模型,通过扫频试验与模态分析结果对比,验证了所建有限元模型能够反应实际彩塑的动力特性。在此基础上计算罕遇地震作用下的响应,通过对模型的应力、位移和加速度结果的分析,评价彩塑的抗震性能。结果表明:罕遇地震下,站姿模型最大应力仍在允许范围内,但已接近破坏值,最容易出现破坏的地方主要为模型腿部以下区域、脖子周围以及上半身与手臂相连接部分;坐姿模型最大应力则发生在后背下部与底座连接的地方,其值超出了粗泥层和细泥层的抗拉强度,出现拉伸破坏。二者最大响应点均位于模型顶部,坐姿的响应小于站姿。可以认为在罕遇地震作用下彩塑存在损坏风险。