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第一章 绪论1

1.1 研究背景1

1.2 研究现状4

1.2.1 三维地震波动场的求解4

1.2.2 人工边界的设置9

1.2.3 抗震支护措施模拟10

1.2.4 地震灾变过程中洞室群围岩稳定评判准则11

1.3 研究内容12

第二章 三维地震波动场的有限元求解14

2.1 有限元积分格式的选择15

2.1.1 网格坐标描述选择15

2.1.2 求解方式选择16

2.1.3 拉格朗日法选择18

2.2 更新拉格朗日显式有限元程序设计18

2.2.1 波动微分方程显式求解18

2.2.2 率本构积分算法20

2.2.3 主要变量求解22

2.2.4 更新拉格朗日显式有限元程序实现26

2.2.5 程序验证27

2.3 工程岩体动力弹塑性损伤本构模型28

2.3.1 地震动荷载作用下围岩特性28

2.3.2 地震动荷载作用下围岩弹塑性损伤本构的建立31

2.3.3 弹塑性损伤本构的显式有限元计算方法39

2.3.4 程序验证41

2.4 显式动力有限元计算机高效求解43

2.4.1 显式动力有限元的并行计算44

2.4.2 单多高斯点混合积分54

2.5 本章小结63

第三章 动力时程分析中地下洞室群的人工边界64

3.1 人工边界概述65

3.1.1 全局人工边界66

3.1.2 局部人工边界66

3.2 地下洞室群人工边界的有限元实现68

3.2.1 粘弹性人工边界69

3.2.2 自由场人工边界76

3.3 地下洞室群人工边界的设置82

3.3.1 竖直入射时人工边界的设置83

3.3.2 斜入射时人工边界的设置91

3.4 本章小结100

第四章 动力时程分析中地下洞室支护分析方法101

4.1 锚杆支护模拟101

4.1.1 锚杆作用机理及力学模型102

4.1.2 锚固单元动力显式有限元计算方法106

4.1.3 工程实例110

4.1.4 小结114

4.2 地下厂房结构的抗震计算115

4.2.1 三种抗震设计方法介绍116

4.2.2 映秀湾地下厂房结构震害调查119

4.2.3 计算分析及比较122

4.2.4 小结127

4.3 本章小结128

第五章 动力时程分析中地下洞室群前处理技术探讨129

5.1 地震动荷载129

5.1.1 地震动三要素130

5.1.2 设计地震动134

5.1.3 地下洞室群输入地震波时程137

5.2 有限元建模140

5.2.1 显式动力有限元网格的尺寸要求140

5.2.2 显式有限元计算中隐含断层模拟144

5.3 本章小结153

第六章 地下洞室群动力时程计算前后处理软件设计154

6.1 有限元系统基础类库的设计154

6.1.1 动态链接库的概念155

6.1.2 地下洞室三维有限元系统基础类库的内容155

6.1.3 基础类的设计157

6.2 地下洞室面向对象的前处理程序设计172

6.2.1 地下洞室三维有限元的可视化快速建模172

6.2.2 锚杆锚索信息的组织178

6.2.3 OpenGL平台下的网格显示181

6.3 有限元后处理的面向对象设计188

6.3.1 地下洞室三维有限元后处理的内容188

6.3.2 光滑空间等值线的绘制188

6.3.3 空间矢量图的绘制195

6.3.4 塑性开裂区的绘制195

6.3.5 应力分布图的绘制196

6.3.6 变形示意图的绘制197

6.4 本章小结198

第七章 工程应用及围岩稳定评价200

7.1 工程区地震波荷载确定200

7.1.1 地震波的选取201

7.1.2 阻尼设定202

7.1.3 滤波及基线校正203

7.1.4 入射时程荷载204

7.2 右岸地下厂房洞室群抗震围岩稳定分析204

7.2.1 工程概况205

7.2.2 围岩抗震稳定分析208

7.3 左岸进水口边坡抗震稳定分析225

7.3.1 工程概况226

7.3.2 围岩抗震稳定分析227

7.4 小结235

第八章 结论236

参考文献239