人工边界在大型软件中的应用

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1、苏州科技学院硕士学位论文（全日制专业学位）人工边界在大型软件中的应用学生姓名：蔡磊川指导教师姓名：丁海平研究员专业领域：建筑与土木工程研究方向：结构工程苏州科技学院土木工程学院二○一四年十二月MasterDissertationofSuzhouUniversityofScienceandTechnologyTheApplicationofArtificialBoundaryinLargeSoftwareMasterCandidate:CaiLeichuanSupervisor:Prof.DingHaipingMajor:Archi

2、tecturalandCivilEngineeringResearchArea:StructureEngineeringSuzhouUniversityofScienceandTechnologySchoolofCivilEngineeringDecember,2014苏州科技学院硕士学位论文摘要摘要人工边界是采用有限化的方式处理无限域时，为模拟连续介质辐射阻尼影响而人为引进的虚拟边界，是场地地震反应分析和土-结构动力相互作用分析不可回避的问题，其中，粘性边界和粘弹性边界最方便应用于大型通用有限元软件中。本文主要介绍了粘性和粘弹性

3、边界在ANSYS和ANSYS/LS-DYNA软件中的使用方法，并对其精度进行了说明；此外还介绍了在ANSYS中实现精度更高的透射边界的方法。本文的主要内容如下：1.详细介绍了粘性边界和粘弹性边界在ANSYS中的使用方法，通过添加弹簧单元的方式，将LS-DYNA软件中自带的粘性边界改进为粘弹性边界。2.通过大量不同的算例，比较了粘性边界和粘弹性边界在解决不同问题中的吸能效果，结果表明：对于二维和三维波源问题，粘弹性边界优于粘性边界，特别是粘弹性边界解决飘移作用很明显。对于散射问题，粘弹性边界的精度比粘性边界的精度有所提高。另外，需要

4、注意的是，当直接采用LS-DYNA中粘性边界进行散射问题分析时，若采用程序默认的时间步长Δt，结果可能会出现飘移现象，可以采用减小Δt的方法或采用增加弹簧的方法（即粘弹性边界）解决。3.介绍了透射边界在ANSYS中的二次开发应用方法并通过波源算例、散射算例比较了几种边界的精度，结果表明：二阶透射边界精度高于粘弹性边界和粘性边界。最后对全文工作进行了总结，并提出今后需要进一步研究的内容。关键词：大型有限元软件，粘性边界和粘弹性边界，透射边界，数值模拟I苏州科技学院硕士学位论文AbastractAbstractArtificialbo

5、undaryisvirtualboundarythatisintentionallyintroducedtosimulatetheradiationdampingeffectofmoisturecontinuumwhilelimitingtheinfinitedomainwhichcannotbeavoidedintheanalysisofsiteearthquakeresponseandsoilstructureinteraction.Theviscousboundaryandviscous-springboundaryisth

6、emostconvenienttobeappliedtolargegeneralfiniteelementsoftware.ThispapermainlyintroducesthemethodofusingthetwosortsofboundaryinANSYSandtheirprecisionisdescribed.Inaddition,thispaperintroducesthemethodtoachievetransmittingboundarywithhigherprecisioninANSYS.Thecontentsar

7、easfollows:1.Tointroduceindetailtheviscousboundaryandviscous-springboundaryusingmethodsinANSYS,andimprovementofviscousboundarywithinLS-DYNAintoviscous-springboundarythroughaddingspringstoartificialboundary.2.Tocomparetheenergyabsorptioneffectoftheviscousboundarywithth

8、atofviscous-springboundarywhilesolvingdifferentproblemsbyalargenumberofdifferentexamples.Theresultsshowthat:forthetwo-dimens