基于ABAQUS平台的SBFEM模型开发与应用

发布时间：2021-02-01 08:18

　　在当前的高库大坝工程中,建筑物的安全性和耐久性一直是人们的关注的要点。在断裂力学角度结合数值模拟方法来描述裂纹的应力奇异性以及对大坝-地基动力相互作用、大坝-库水动力相互作用的准确模拟以提高实际工程的设计水平具有重要意义。比例边界有限元法（SBFEM）作为一种半解析的数值方法,能够自动满足无限远处的辐射条件,且只需在求解域的边界进行离散,便可使计算域的空间维度降低一维,在模拟应力奇异性以及无限域方面具有独特的优势。ABAQUS商业软件具有强大的非线性分析能力,能够模拟非常庞大复杂的模型,且具有良好的开放性,为用户提供了具有单元二次开发功能的接口—用户单元子程序（UEL）。本文通过对ABAQUS进行二次开发,形成UEL单元并实现集成性的SBFEM功能。该UEL单元兼具SBFEM理论的优势和ABAQUS软件强大的分析功能。在ABAQUS软件上实现SBFEM功能的过程中需要解决很多重要性的问题,如SBFEM理论的嵌入、UEL单元的后处理。本文首先从比例边界有限元原理出发,对比例边界有限元法求解应力强度因子以及脉冲响应函数进行介绍。其次,从ABAQUS二次开发的原理出发,探讨了UEL子程序的编... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1.绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 三维断裂问题的研究综述
        1.2.1 断裂力学的基本概念
        1.2.2 计算断裂问题的数值方法
    1.3 结构-地基相互作用问题的研究综述
        1.3.1 结构-地基相互作用问题的基本概念
        1.3.2 结构-地基相互作用研究的研究现状
    1.4 大坝-库水相互作用问题的研究综述
    1.5 比例边界有限元法的研究进展
        1.5.1 SBFEM在断裂问题研究中的应用
        1.5.2 SBFEM在结构-地基相互作用研究中的应用
        1.5.3 SBFEM在结构-库水相互作用研究中的应用
        1.5.4 SBFEM的优势和局限性分析
    1.6 ABAQUS二次开发现状
    1.7 本文的主要研究思路与内容
2 比例边界有限元法（SBFEM）基本理论
    2.1 SBFEM的基本概念
    2.2 比例边界有限元法的坐标转换
    2.3 比例边界有限元弹性静力学控制方程的建立
    2.4 基于比例边界有限元法求解应力强度因子
    2.5 基于SBFEM求解结构-地基相互作用分析
        2.5.1 加速度脉冲响应函数的求解
        2.5.2 结构-地基动力相互作用分析
    2.6 基于SBFEM求解结构-库水相互作用分析
        2.6.1 动水压力附加质量的求解
        2.6.2 坝体-库水交界面处的相互作用求解
    2.7 本章小结
3.三维比例边界有限元模型的ABAQUS平台的二次开发
    3.1 ABAQUS中 UEL的开发环境
    3.2 UEL子程序接口及参数说明
    3.3 UEL的分析过程
        3.3.1 静力及频率提取分析步UEL子程序调用规则
        3.3.3 动态分析步UEL子程序调用规则
    3.4 UEL主要程序代码及编写的注意事项
    3.5 在INP文件中定义UEL单元
    3.6 UEL单元的可视化
    3.7 本章小结
4 基于SBFEM的 UEL单元的静动态分析
    4.1 静态分析
        4.1.1 受均布荷载的悬臂梁
        4.1.2 平面应变条件下均质材料贯穿厚度边裂纹板
    4.2 动态分析
        4.2.1 悬臂梁的模态分析
        4.2.2 动态荷载作用下的悬臂梁受力分析
        4.2.3 结构-地基相互作用问题分析
        4.2.4 结构-库水相互作用问题分析
    4.3 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 工作展望
参考文献
附录 A 应力强度因子的程序代码
附录 B UEL子程序调用的LAPACK库函数列表
攻读硕士学位期间发表学术论文及参与的科研项目
致谢



本文编号：3012485