روش FEM-BEM حوزه زمانی سه بعدی غیرخطی برای مسائل اندرکنش خاک-سازه
چکیده
اندرکنش دینامیک خاک-سازه با مطالعه سازه های پشتیبانی شده در خاک های انعطاف پذیر و در معرض کنش های پویا می باشد. روش های ترکیب کنندۀ روش عناصر متناهی (FEM) و روش عناصر مرزی (BEM) برای پرداختن به مسائل اندرکنش دینامیک خاک-سازه مناسب هستند. از این رو، مدل های FEM-BEM به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، شرایط تماس غیرخطی و رفتار غیرخطی از سازه ها، معمولاً در تجزیه و تحلیل ها در نظر گرفته نشده اند. در این مقاله یک مدل FEM-BEM حوزه زمان غیرخطی سه بعدی عددی طراحی شده برای رسیدگی به مسائل اندرکنش خاک-سازه ارائه می دهیم. فرمول بندی BEM، بر اساس تقسیم بندی اجزاء و روش سرعت ثابت، با استفاده از ماتریس های درونیابی بهبود یافته است. روش FEM مبتنی بر توابع ضمنی گرین بود و تماس غیرخطی در رابط FEM-BEM در نظر گرفته شد. دو مسأله مهندسی با روش پیشنهادی مورد مطالعه قرار گرفتند: انتشار امواج در یک شالوده الاستیک و پاسخ دینامیکی یک سازه به یک میدان موج ورودی.
3D non-lineartimedomainFEM–BEMapproachtosoil–structure interaction problems
Abstract
Dynamicsoil–structureinteractionisconcernedwiththestudyofstructuressupportedonflexiblesoils
and subjectedtodynamicactions.Methodscombiningthefiniteelementmethod(FEM)andthe
boundaryelementmethod(BEM)arewellsuitedtoaddressdynamicsoil–structureinteraction
problems.Hence,FEM–BEMmodelshavebeenwidelyused.However,non-linearcontactconditions
and non-linearbehaviorofthestructureshavenotusuallybeenconsideredintheanalyses.Thispaper
presentsa3Dnon-lineartimedomainFEM–BEMnumericalmodeldesignedtoaddresssoil–structure
interactionproblems.TheBEMformulation,basedonelementsubdivisionandtheconstantvelocity
approach,wasimprovedbyusinginterpolationmatrices.TheFEMapproachwasbasedonimplicit
Green’s functionsandnon-linearcontactwasconsideredattheFEM–BEMinterface.Twoengineering
problemswerestudiedwiththeproposedmethodology:thepropagationofwavesinanelastic
foundationandthedynamicresponseofastructuretoanincidentwavefield.