论文题目: 蛋形消化池流固耦合反应研究与动力可靠度分析
论文类型: 博士论文
论文专业: 结构工程
作者: 陈华明
导师: 李杰
关键词: 预应力蛋形消化池,振动台试验,有限元分析,动水压力,概率密度演化,动力可靠度
文献来源: 同济大学
发表年度: 2005
论文摘要: 流固耦合问题是受到力学界广泛关注的前沿课题，其中，弹性储液容器的抗震计算由于其在工程实践中的大量出现，是较为典型的流固耦合问题。在中国蛋形消化池设计中，由于其是变厚度双曲壳体结构，动水压力求解比较困难，所以迫切需要有处理动水压力问题的工程简化方法。本文通过国内外第一次振动台试验及其有限元建模，对预应力蛋形消化池进行了深入的研究分析。通过有限元分析结果和试验结果的比较，证明了用于蛋形消化池抗震计算的有限元模型的合理性。根据该模型，对现有规范中提供的动水压力公式进行了修正，提出了适用于蛋形消化池在任意高度、任意位置的动水压力的简化计算公式。 用于随机结构在随机载荷下的概率密度演化方法近年来得到了迅速发展。本文对混凝土结构的随机弹性模量、结构的随机边界条件、随机地震动输入几种情况下消化池结构的响应进行了计算分析，结果表明概率密度演化方法是有效的。在分析中得出结论：根据现有抗震规范任取3条确定性地震波的规定对于抗震设计来说是偏于不安全的，应该通过基于物理的随机地震动模型获得结构随机响应的概率分布，并基于结构可靠度进行抗震设计。 最后，关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外储液容器流固耦合研究
1.2.2 国内储液容器流固耦合研究
1.2.3 预应力蛋形消化池的研究
1.3 本文主要研究内容
1.3.1 本文研究目的
1.3.2 本文主要研究内容
参考文献
第2章 考虑流固耦合作用的储液容器抗震性能研究方法
2.1 引言
2.2 圆柱形容器地震反应的理论解
2.2.1 刚性容器模型
2.2.2 柔性壁模型
2.3 储液的弹簧-质量模型
2.3.1 对流压力的计算
2.3.2 简化模型的计算
2.4 储液的弹簧-质量模型
2.5 有限单元法
2.6 模拟地震振动台试验研究方法
2.7 本章小结
参考文献
第3章 蛋形消化池静力及模拟地震振动台试验
3.1 引言
3.2 试验模型的结构设计
3.2.1 模型设计原则
3.2.2 蛋形消化池模型相似系数设计
3.2.3 材料性能
3.3 蛋形消化池静力试验
3.3.1 施加预应力
3.3.2 加水前后应变分析
3.4 蛋形消化池振动台试验
3.4.1 振动台设备基本情况及性能指标
3.4.2 试验用地震波形
3.4.3 模型试验相似系数和试验步骤
3.4.4 试验测试方案和测点布置
3.4.5 模型试验现象描述
3.5 模型振动台试验响应分析-流固耦合效应
3.5.1 蛋形消化池的基本频率
3.5.2 加速度动力放大系数
3.5.2.1 加速度峰值动力放大系数的总体规律
3.5.2.2 不同地震动作用下的加速度动力放大系数
3.5.2.3 半池水模型与空池模型的差异
3.5.2.4 小结
3.5.3 相对位移反应
3.5.3.1 相对位移反应的总体特征
3.5.3.2 不同地震波作用下的相对位移反应
3.5.3.3 半池水模型与空池模型的相对位移反应
3.5.3.4 小结
3.5.5 应变反应
3.5.5.1 应变峰值的总体特征
3.5.5.2 半池水模型与空池模型应变的差异
3.5.5.3 不同地震波作用的影响
3.5.5.4 小结
3.6 本章小结
参考文献
第4章 蛋形消化池流固耦合体系的有限元分析
4.1 引言
4.2 蛋形消化池动力分析模型
4.2.1 单元的选取
4.2.2 预应力筋的等效
4.2.3 地下连续墙刚度的等效截面尺寸
4.2.4 建模中应注意的问题
4.2.5 蛋形消化池整体有限元模型的建立
4.3 蛋形消化池模型自振特性分析
4.3.1 自振频率
4.3.2 振型分析
4.4 蛋形消化池静力响应分析
4.5 蛋形消化池动力时程响应分析
4.5.1 基本分析原理
4.5.2 动力响应分析
4.5.2.1 动力反应分析
4.5.2.2 误差分析
4.6 本章小结
参考文献
第5章 蛋形消化池原型结构动水压力计算
5.1 引言
5.2 原型静力反应
5.3 原型动力响应分析
5.3.1 自振特性
5.3.2 加速度动力放大系数
5.3.3 应力反应
5.3.3.1 El-Centro波作用下的应力反应
5.3.3.2 广州人工波作用下的应力反应
5.3.3.3 满水情况下动力反应分析小结
5.4 不同容积水体下动力反应的比较
5.5 蛋形消化池动水压力简化计算公式
5.5.1 按圆形水池的动水压力公式近似计算
5.5.2 蛋形消化池的动水压力近似计算公式
5.6 本章小结
参考文献
第6章 蛋形消化池随机地震反应及动力可靠度研究
6.1 引言
6.2 随机系统的概率密度演化理论
6.2.1 结构动力反应与可靠性分析的密度演化理论
6.2.1.1 动力反应分析
6.2.1.2 基于吸收边界条件的动力可靠度分析
6.2.1.3 基于极值分布理论的动力可靠度分析
6.2.2 密度演化理论的数值算法
6.2.2.1 等距选点
6.2.2.2 切球选点
6.3 蛋形消化池模型结构地震反应研究
6.3.1 随机混凝土参数条件下的地震反应研究
6.3.2 随机边界条件下的地震反应研究
6.4 蛋形消化池原型结构地震反应研究
6.4.1 随机地震动峰值条件下的地震反应研究
6.4.2 随机地震动输入条件下的地震反应研究
6.4.2.1 以顶点位移为指标的抗震可靠度
6.4.2.2 以第一主应力为指标的抗震可靠度
6.5 本章小结
参考文献
第7章 结论和展望
7.1 研究结论
7.2 发展和展望
在读期间发表的学术论文与研究成果
致谢
发布时间: 2007-02-08
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