資源描述：
《流體—結(jié)構(gòu)—土體動力耦合系統(tǒng)數(shù)值模擬方法及應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文流體-結(jié)構(gòu)-土體動力耦合系統(tǒng)數(shù)值模擬方法及應(yīng)用博士生：樓云鋒導(dǎo)師：金先龍教授專業(yè)：機(jī)械工程上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院2015年6月ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDoctorDegreeofEngineeringScienceNUMERICALSIMULATIONMETHODANDAPPLICATIONOFFLUID-STRUCTURE-SOILDYNAMICCOUPLINGSYSTEMCandidate:Louyun-fengSupervisor:Prof.Jinx
2、ian-longMajor:MechanicalEngineeringSchoolofMechanicalEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityJune,2015上海交通大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明：，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下本人鄭重聲明所呈交的學(xué)位論文，獨立進(jìn)行研巧工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研巧做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均己在文中Ｗ明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名參聲日期：年＾月若。日上海
3、交通大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)上海交通大學(xué)可Ｗ將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可Ｗ采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在密后適用本授權(quán)書。＿年解本學(xué)位論文屬于不保密如＂＂（請在Ｗ上方框內(nèi)打Ｖ）＾、學(xué)位論文作者簽名指導(dǎo)教師簽名：＾）曰期：《１年月多曰曰期：年／月＾曰上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文摘要流體-結(jié)構(gòu)-土體動力耦合系統(tǒng)數(shù)值模擬方法
4、及應(yīng)用摘要近年來我國東南沿海地區(qū)港口、核電站、物資儲備基地等國家重要基礎(chǔ)設(shè)施得到國家的大量投入建設(shè)。由于東南沿海地區(qū)在每年夏天季風(fēng)期均會遭遇臺風(fēng)，這將對沿海防浪設(shè)施構(gòu)成威脅；另外隨著我國城市化進(jìn)程的發(fā)展，城市人口劇增，城市輸水隧道調(diào)水工程也相應(yīng)得到迅速發(fā)展，保證城市輸水工程運營安全對社會穩(wěn)定具有重要的意義。針對以往流體-結(jié)構(gòu)-土體系統(tǒng)分析時未考慮流-固動態(tài)耦合以及由于計算機(jī)資源限制造成對計算模型過渡簡化的問題。本文基于超級計算機(jī)并面向海岸工程和隧道工程問題，提出波浪沖擊問題、水錘沖擊問題和輸水隧道抗震問題涉及的流體-結(jié)構(gòu)-土體動力耦合系統(tǒng)數(shù)值建模和計算方法，同時針對該三種問
5、題分別提出數(shù)值造波方法、水錘模擬方法和土層Rayleigh阻尼參數(shù)校定方法，并展開波浪沖擊防浪堤、關(guān)閥水錘和含水隧道地震三種不同形式的流體-結(jié)構(gòu)-土體動力耦合問題工程應(yīng)用分析，具體內(nèi)容包括：研究了防浪堤波浪沖擊問題、輸水隧道水錘沖擊問題和輸水隧道抗震問題中流體-結(jié)構(gòu)-土體動力耦合系統(tǒng)的數(shù)值建模和計算方法：采用ALE(ArbitraryLagrangeEuler)法和拉格朗日法分別描述流體域和固體域網(wǎng)格，并通過罰函數(shù)法建立流體-結(jié)構(gòu)耦合。采用基于分段搜索的面-面對稱雙向耦合接觸算法建立結(jié)構(gòu)-土體耦合。針對襯砌隧道拼裝結(jié)構(gòu)，并引入正交各向異性材料來模擬襯砌隧道真實材料特性，采用
6、混合建模方法實現(xiàn)整體結(jié)果和局部精細(xì)結(jié)果同時計算。針對彈塑性土層地震傳遞特性，控制了“低通效應(yīng)”造成的能量損失以及人工截斷邊界造成的誤差。最后設(shè)計并通過波浪-局部直段防浪堤-土體耦合模型證實了一種具有較高計算效率的分區(qū)方法。研究了波浪-防浪堤結(jié)構(gòu)-土體耦合系統(tǒng)的建模理論和數(shù)值造波計算方法，并應(yīng)用于沿海某核電站一期工程防浪堤的加高加固設(shè)計。建立流體-堆石-護(hù)面結(jié)構(gòu)-擋浪墻結(jié)構(gòu)-填土三維精細(xì)有限元模型。首先通過物理模型試驗驗證建模方法和計算參數(shù)的正確性，然后計算了防浪堤前后擋浪墻受波浪和漂浮物沖擊下的動態(tài)響應(yīng)。研究了內(nèi)水-隧道結(jié)構(gòu)-土體耦合系統(tǒng)的建模理論和水錘模擬方法，并應(yīng)用于上
7、海青草沙輸水隧道關(guān)閥水錘設(shè)計。建立了流體模型，隧道-工作井-變形縫模型，土體分層模型，并通過流-固耦合方法和動態(tài)接觸方法建立耦合系統(tǒng)三維有限元模型。數(shù)值模擬了輸水隧道運營工況和水錘工況，并分析了混合模型下襯砌環(huán)水錘沖擊響應(yīng)。研究了內(nèi)水-隧道結(jié)構(gòu)-土體耦合系統(tǒng)的建模理論和土層Rayleigh阻尼參數(shù)校定方法，并應(yīng)用于上海青草沙輸水隧道抗震設(shè)計。建立了流體-隧道結(jié)構(gòu)-土層的三維有限元模型。分析了一致激勵下輸水隧道襯砌結(jié)構(gòu)位移、彎矩、應(yīng)力響應(yīng)結(jié)果以及襯I上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文摘要砌環(huán)中環(huán)縫張開量、螺栓應(yīng)力、管片應(yīng)力、直
