重力坝地震响应研究：无限元法与ABAQUS耦合分析

"这篇研究论文探讨了无限元法在重力坝地震响应分析中的应用，通过ABAQUS软件进行了有限元和无限元耦合的数值模拟，验证了无限元法在模拟半无限域问题的准确性。研究发现，地震荷载导致的结构响应存在滞后性，动态应力增加显著，大坝的峰值位移和峰值加速度与地震强度成正比，且地震波频率接近结构自振频率时，结构响应会增强。" 本文主要关注的是如何利用无限元法来模拟和分析重力坝在地震作用下的动力响应。重力坝是一种常见的水坝类型，其稳定性主要依赖于自身的重量来抵抗水压和各种荷载，包括地震荷载。在地震环境下，大坝的动态响应是一个关键的安全评估指标。 无限元法是一种处理边界条件的数值方法，特别适用于模拟与无限或近乎无限介质相互作用的结构问题。在本研究中，它被用来模拟地基与大坝之间的相互作用，以更准确地模拟地震波对大坝的影响。通过与有限元法的耦合，可以同时考虑结构内部的精细细节和周围广阔区域的效应。 ABAQUS是一款广泛使用的非线性有限元分析软件，能够处理复杂的几何形状、材料行为和加载条件。在这个研究中，它被用来进行有限元分析和有限元-无限元耦合分析，以一个有精确解的案例为基准，验证了无限元法在模拟半无限域问题中的效果。 研究结果显示，大坝在地震荷载下的响应特征具有滞后性，这意味着地震发生后，大坝的反应不会立即体现，而是随着时间延迟出现。动态应力相对于静态状态显著增加，这提示我们需要考虑地震荷载下的动态效应，而非仅考虑静力荷载。 此外，地震强度对大坝峰值位移和峰值加速度的影响也得到了揭示。大坝的这些动态参数与地震波的强度成正比增加，这种比例关系对于设计和评估大坝的安全性至关重要。同时，当地震波频率接近大坝的自振频率时，大坝的响应将显著增强，这是因为共振现象会导致能量的集中，可能引发更大的破坏。 这篇研究论文强调了无限元法在地震工程中的重要性，特别是对于重力坝这样的大型结构。它提供的分析方法和发现对于提升大坝抗震设计的科学性和安全性具有深远意义。