矿大研究生有限元作业

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1、矿震对建筑物影响三维有限元分析摘要:通过数值模拟来研究矿震对建筑物作用的方法，根据抚顺老虎台矿K的矿震情况，选取抚顺市区一幢七层砖混结构住宅为研究对象，应用大型通用有限元分析软件ADINA建立了该结构的三维模型，并模拟了矿震对结构的影响，进行动力分析，求解得出各层层间位移，并将模拟值与现场获得的震害监测值进行了比较，两者吻合较好，验证了此种方法用来模拟矿震作用的可行性和准确性，对进一步研究矿震对建筑物的影响具有一定的参考价值。简介：K.J.Bathe傅士的研究小组在1975年研发的ADINA有限元分析软件，

2、开启了这项软件研宄的篇章。除了求解线性问题，ADINA还具备强大的分析非线性问题的能力，如结构的分析和多场耦合的问题。它不仅涉及到木领域的研究，还波及到各个领域的工程仿真计算中，成为目前全球最重要的非线性求解软件。目前，ADINA已经成为岩土工程结构研究的重要的有限元分析工具之一，解决了土木工程中出现的很多疑难杂症。ADINA在土木工程方面的功能特色有五个方面：1）先进的Parasolid儿何建模技术；2）非线性求解技术领先；3）针对土木工程行业提供丰富的材料木构；4）求解问题广泛而有深度；5）易于扩充功能

3、的分析平台。前言:矿震同天然地震一样会给矿山生产和人身安全等带来重大灾难，也是目前尚不能准确预测的矿山灾害现象之一以抚顺市为例，随着抚顺老虎台矿区采掘规模的扩大，矿震灾害变得愈加严重，其活动频次和强度都随之增长，市区有感矿震次数较多，引起市民不同程度的恐慌。矿震对市IX建筑物的影响宄竞有多大有待进一步的研宄，本文应用有限元分析软件ADINA对矿震作用下的建筑结构进行了矿震响应三维模拟分析。1、抚顺地区矿震情况简介：抚顺市区位于华北地台，辽宁台背斜，铁岭-靖宇古隆起的西部，抚顺台凸之上。被地学界称为“浑河断裂

4、带”的F1和F1A两条深大断层，横贯抚顺市IX,抚顺煤田己有百余年的开采历史，多数资料表明抚顺煤田现在的矿震是由老虎台矿的地下开采引起的。图1为抚顺地区1995年至2003年以来的矿震情况。14001200B4rui/：i图1抚顺地区1995-2003年矿震次数分布□ML>I.O■ML>1.S口ML>2.0□ML>2.5■ML>3.0□ML>3.52、现场震害检测采用根据小应变振动的基本振型求刚度的方法（建筑物无损检测法或称动态检测法）对抚顺市榆林路4号楼进行了现场震害检测，获得现场监测的楼层层间位移数据见

5、表1。表1榆林路4号楼层间位移实测值楼层层间位移10.03220.03730.04240.04250.04760.04270.032表明，榆林路4号楼在不同位置测量和激振时得到的主振频率不完全一致,而一个完好的楼房，其主振频率应该是单一的，这表明4号楼的完整性很差，己受到一定程度的损害。3、ADINA对矿震灾害的模拟分析3.1工程概况选取抚顺市榆林路4号楼，一栋砖混结构七层居民住宅为对象，抚顺地区的地震设防烈度为7度。该楼由两个相同建筑单元组成，底层框架高为4m,其它层层高3.3m，房屋总高度为23.8m。

6、底层采用全框架结构，四角柱设置构造柱,上部砖房采用粘土实心砖砌筑，外墙厚度为370mm,N墙厚度为240mm,混凝土均为现场浇筑。3.2模型建立本文应用大型有限元程序ADINA所提供结构处理模块，建立了三维弹性分析计算模型。框架梁、柱采用梁单元进行模拟，楼板采用板单元进行模拟，上部砖体采用墙体单元模拟。在模型建立过程屮，为满足弹性受力分析的需要单元划分尽量合理，单元大小尽量细分、分布均匀，对于采用不同材料的单元通过设定不同的组号加以区分，材料的参数取值见表2,建成后的三维弹性分析模型见图2。表2材料参数材料

7、类别弹性模量/MP密度/(kg.in3)泊松比C202.6486X10-425490.167C303.09X10125490.167粘土砖砂浆2.704X10322000.2图2三维有限元分析模型3.3矿震荷载输入通常作为地震动荷载输入的是较短时间段内的加速度时间曲线，这里探讨用从1995年至2003年每个月作为时间段，并和每个月对应的发生的最大烈度换算成的地面加速度，建立与地震响应分析相似的加速度-时间曲线，把它作为矿震荷载作用，将其导入AD1NA中的HmeFunction时间函数中作为荷载输入，来模拟分

8、析矿震对结构的作用。3.4求解结果与后处理分析表3层间位移的现场监测值与数值模拟值的比较楼层层间位移/m数值模拟值现场检测值70.03197500.03260.03998900.03750.04739800.04240.04039870.04230.04616710.04720.04072480.04210.03870040.045通过求解得出各层层间位移值并与现场监测值进行对比见表3,对比曲线见阁3。由于进行建