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本文采用有限元法研究覆盖层下环形衬砌对瞬态SH波的散射和动应力集中问题。用有限元模拟波动问题,其首要问题是人工边界的设置问题,由于要从无限域中截取有限区域来模拟无限域,所以要引入人工边界。其次是解决时空离散及波在不同介质中传播时带来的各种不利影响,以减少误差。还要考虑荷载的施加以及模型大小对解题的影响。本文针对要解决的问题建立了有限元模型,并用通用有限元分析软件ANSYS进行了计算,给出了部分节点的时程解和孔边动应力集中系数,并对结果进行了讨论。本文的具体工作如下:
通过波动有限元理论分析,讨论了波动有限元计算过程中可能出现的主要误差,讨论了有限元横向边界不同和孔径大小不同的情况下对位移的影响,并提出了解决办法。
通用有限元分析软件ANSYS计算了覆盖层下的单圆环形衬砌和双圆环形衬砌对瞬态SH波的散射和动应力集中问题,给出了地表和衬砌外边缘的位移和应力的时程解及动应力集中系数,并进行了讨论。