• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

消除多次透射公式高频振荡失稳的一种措施

董青 周正华 苏杰 刘厚毅 宋加密

董青, 周正华, 苏杰, 刘厚毅, 宋加密. 消除多次透射公式高频振荡失稳的一种措施[J]. 震灾防御技术, 2018, 13(3): 571-577. doi: 10.11899/zzfy20180308
引用本文: 董青, 周正华, 苏杰, 刘厚毅, 宋加密. 消除多次透射公式高频振荡失稳的一种措施[J]. 震灾防御技术, 2018, 13(3): 571-577. doi: 10.11899/zzfy20180308
Dong Qing, Zhou Zhenghua, Su Jie, Liu Houyi, Song Jiami. The Measure Against High Frequency Oscillating Instability of Multi-transmitting Formula[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2018, 13(3): 571-577. doi: 10.11899/zzfy20180308
Citation: Dong Qing, Zhou Zhenghua, Su Jie, Liu Houyi, Song Jiami. The Measure Against High Frequency Oscillating Instability of Multi-transmitting Formula[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2018, 13(3): 571-577. doi: 10.11899/zzfy20180308

消除多次透射公式高频振荡失稳的一种措施

doi: 10.11899/zzfy20180308
基金项目: 

国家自然科学基金项目 41374049

详细信息
    作者简介:

    董青, 女, 生于1992年。硕士研究生。主要从事岩土力学研究。E-mail:2458810997@qq.com

    通讯作者:

    周正华, 男, 生于1962年。研究员。研究领域:防灾减灾与防护工程。E-mail:bjsmoc@163.com

The Measure Against High Frequency Oscillating Instability of Multi-transmitting Formula

  • 摘要: 多次透射公式(MTF)物理概念简单,便于在计算机上实现时空解藕的高精度波动数值模拟。然而,MTF与其它局部人工边界条件类似,存在数值模拟失稳问题,如高频振荡便是可能出现的失稳现象。本文在分析MTF高频振荡失稳机理的基础上,提出了在波动有限元数值模拟中消除MTF高频振荡失稳的一种措施,即在整个有限元数值模拟区内施加与应变速率成正比的较小粘性阻尼;同时,讨论了这一稳定措施的有效性及其对数值计算精度的影响,并通过数值试验检验了这一稳定措施的可行性。结果表明,消除高频振荡失稳的措施行之有效,且只对波动有限元数值模拟中无意义的高频分量具有抑制作用,而对有意义的较低频段内的波动有限元数值模拟精度影响较小。
  • 图  1  MTF数值模拟高频振荡失稳

    Figure  1.  High-frequency oscillation instability by MTF numerical simulation

    图  2  归一化竖向近似脉冲力时程

    Figure  2.  Time-history of the normalized vertical approximate pulse force

    图  3  竖向近似脉冲力作用下作用点处的位移反应时程

    Figure  3.  The displacement reaction of the point under the normalized vertical approximate pulse force

    图  4  引入措施后竖向近似脉冲力作用下作用点处的位移反应时程

    Figure  4.  The displacement reaction of the point under the normalized vertical approximate pulse force which can eliminate high-frequency oscillation instability

    图  5  2种模型数值模拟结果对比

    Figure  5.  The comparison of results from two numerical simulation models

  • 关慧敏, 廖振鹏, 1997.一种改善多次透射边界稳定性的措施.地震工程与工程振动, 17(4):1-8. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK199700037787
    李小军, 唐晖, 2007.结构体系动力方程求解的显式积分格式的能耗特征.工程力学, 24(2):28-33. doi: 10.3969/j.issn.1000-4750.2007.02.005
    廖振鹏, 黄孔亮, 杨柏坡等, 1984.暂态波透射边界.中国科学:A辑, 14(6):556-564. doi: 10.1038-nrneph.2009.231/
    廖振鹏, 刘晶波, 1992.波动有限元模拟的基本问题.中国科学:B辑, 22(8):874-882. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JBXK199208013.htm
    廖振鹏, 1996.工程波动理论导引.北京:科学出版社.
    廖振鹏, 1997.近场波动的数值模拟.力学进展, 27(2):193-216. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dzgcygczd200202003
    唐晖, 李小军, 李真, 2010.显式积分格式对局部透射边界高频失稳的抑制和消除作用.世界地震工程, 26(4):50-54. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/sjdzgc201004009
    谢志南, 廖振鹏, 2008.人工边界高频振荡失稳机理的一点注记.地震学报, 30(3):302-306. doi: 10.3321/j.issn:0253-3782.2008.03.009
    杨宇, 李小军, 贺秋梅等, 2014.散射问题中消除多次透射边界高频振荡失稳措施比较分析.地震工程学报, 36(3):476-481. doi: 10.3969/j.issn.1000-0844.2014.03.0476
    周正华, 廖振鹏, 2001.消除多次透射公式飘移失稳的措施.力学学报, 33(4):550-554. doi: 10.3321/j.issn:0459-1879.2001.04.015
    Liao Z. P., Wong H. L., 1984. A transmitting boundary for the numerical simulation of elastic wave propagation. International Journal of Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 3(4):174-183. doi: 10.1016/0261-7277(84)90033-0
    Liao Z. P., Liu J. B., 1992. Numerical instabilities of a local transmitting boundary. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 21(1):65-77. doi: 10.1002-eqe.4290210105/
    Liao Z. P., 1996. Extrapolation non-reflecting boundary conditions. Wave Motion, 24(2):117-138. doi: 10.1016/0165-2125(96)00010-8
    Liao Z. P., 1998. A decoupling numerical simulation of wave motion. Developments in Geotechnical Engineering, 83:125-140. doi: 10.1016/S0165-1250(98)80008-4
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-02-11
  • 刊出日期:  2018-09-01

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