土层地震反应计算：质量比例阻尼矩阵影响与选择

"该文是2013年发表在《同济大学学报(自然科学版)》第41卷第8期的一篇研究论文，作者是楼梦麟和邵新刚，主要讨论了在使用LS-DYNA程序进行土层地震反应显式计算时，阻尼矩阵系数的选择问题。文章探讨了质量比例阻尼矩阵假定对各阶振型阻尼比的影响，并通过时域和频域分析比较，评估了这种方法对计算结果的准确性。作者还提出了一些建议，对于不同情况下的土层地震反应计算，如何选择合适的质量比例阻尼系数以提高计算精度。" 文章详细介绍了土层地震反应显式计算中的关键因素——阻尼矩阵系数的选取。阻尼在地震工程中扮演着重要角色，因为它能模拟地震过程中能量的耗散。在LS-DYNA程序中，采用质量比例阻尼矩阵是一种常见的做法，但在不同类型的土层和特定地震波条件下，这种假设可能不完全适用。 论文首先分析了质量比例阻尼矩阵假定对各个振型阻尼比的影响。阻尼比通常与土层的动态特性有关，不同的振型对应不同的阻尼比。采用质量比例阻尼矩阵可能导致对不同振型的阻尼处理不准确，从而影响计算结果。 接着，作者运用时域和频域分析方法，对三种不同类型的土层进行了地震反应计算。通过对比这两种分析方法的计算结果，他们发现，质量比例阻尼矩阵的适用性可能受到土层基频和输入地震波主频的关系影响。如果土层基频高于输入地震波的主要激励频率，当前基于土层基频计算阻尼系数的方法是合理的。然而，当土层基频接近或远低于输入地震波的主要激励频率时，这种方法的精度会降低。 因此，作者提出了改进的建议。在计算土层地震位移反应或者土层基频明显高于输入地震波主频的情况下，现行的计算方法是可接受的。但是，当土层基频接近或低于主频时，应考虑使用土层基频和输入地震波反应谱峰值频率的算术平均值来计算质量比例阻尼系数，这可以显著提高土层地震加速度计算的精确度。 这篇论文深入探讨了土层地震反应计算中的阻尼矩阵选择问题，提供了实用的指导，对于地震工程和地质灾害预防具有重要的理论和实践价值。其研究成果有助于优化LS-DYNA等显式动力分析软件在土层地震响应计算中的应用，提升预测模型的准确性和可靠性。