结构-地基土非线性相互作用的混合动态子结构法研究

本项目主要是关于结构-地基土非线性相互作用动力分析中混合约束模态综合方法的研究。结构-地基土相互作用地震反应分析时并非体系中全部构件或地基土所有区域均进入弹塑性（非线性）状态这一特点，将目前仅适用于线性分析的动态子结构方法扩展到能解决局部非线性区域在内的动态子结构方法。以典型的结构-地基土相互作用为依托，在传统动态子结构方法的基础上，考虑体系的非线性因素，将体系的非线性区域与线性区域分别划分为子结构，仅对线性子结构实施缩减，形成考虑局部非线性因素在内的适合于结构-地基土非线性分析的混合约束模态方法，以扩展传统动态子结构的适用范围，为求解结构-地基土相互作用与大型复杂结构非线性动力问题开辟新的方法。进而将分枝模态法与混合约束模态法结合形成新的耦合方法，以便得到结构基础与地基土交界面上的耦合项，与外激地震波一起形成新的地震波，为工程实际方便求解结构-地基土相互作用体系提供技术支撑。

本项目主要是关于结构-地基土非线性相互作用动力分析中混合约束模态综合方法的研究。根据结构-地基土相互作用地震反应分析时，并非体系中全部构件或地基土所有区域均进入弹塑性（非线性）状态这一特点，将目前仅适用于线性分析的动态子结构方法扩展到能解决局部非线性区域在内的动态子结构方法。.以典型的结构-地基土相互作用为依托，在传统动态子结构方法的基础上，将体系中不易进入非线性阶段的部件划分为线性子结构，而将进入塑性变形阶段的局部部件独立划分为非线性子结构，通过坐标变换来缩减线性子结构的自由度，最终与物理坐标下的非线性子结构进行综合求解。在此基础上，对该方法的具体实施方面进行了研究，充分利用现有商业软件的优势，将该方法的实施与ANSYS软件相结合，对实施过程中诸如结构受力全过程中刚度矩阵的提取方法，弹塑性模型中等效弹性模量的计算，一致粘弹性边界问题以及非线性的接触问题等进行了深入的分析与研究，使其能解决大型复杂的结构-地基土相互作用地震反应分析问题。通过二维与三维问题的分析研究表明，线性-非线性混合约束模态综合法非常有效，并且计算结果具有较高的精度。.本项目扩展了传统动态子结构的适用范围，为求解结构-地基土相互作用与大型复杂结构非线性动力问题开辟了新的方法。