章旭斌
- 作品数：21 被引量：62H指数：5
- 供职机构：中国地震局工程力学研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技重大专项中央级公益性科研院所基本科研业务费专项更多>>
- 相关领域：天文地球建筑科学理学更多>>
- 斜入射情形场地基本周期的计算
- 2024年
- 场地基本周期是场地效应模型的重要变量,是场地分类的重要指标。已有基本周期的计算假定基岩地震波为垂直入射,常用方法包括利用垂直入射情形下场地内SH波竖向一维传播模型建立的模拟与经验方法,其中逐层单自由度法这一经验方法因计算简易、结果与模拟方法相当而被日本抗震设计规范所采纳。然而垂直入射假定大多与实际不符,为此给出可考虑基岩地震波斜入射的场地基本周期计算方法。首先利用Snell定律将基岩斜入射地震波作用下场地内的SH波二维传播表征为一维竖向视传播建立了斜入射情形场地内SH波传播模型。其次利用这一模型给出了斜入射情形基本周期计算的模拟和修正逐层单自由度法并应用于KiK-net台站场地,结果表明基本周期随入射角的增加而变小,就统计所得平均入射角57°而言,基本周期将缩减11%;修正逐层单自由度法可准确考虑斜入射的影响且计算简易度和原方法相当。最后,讨论了基岩面选取对基本周期计算的影响,结果表明,若依据土体首次达到给定剪切波速以确定基岩面,当剪切波速大于700m/s时,不同基岩面所对应的基本周期具有高度线性相关性。
- 梁富源谢志南卢建旗单振东齐文浩章旭斌吕国军
- 弱形式时域完美匹配层被引量：7
- 2017年
- 应用高精度人工边界条件可有效提升近场波动数值模拟计算效率.完美匹配层是吸收层形式高精度人工边界条件,匹配层内场方程和界面条件通常分别采用复坐标延伸技术变换强形式无限域内波动方程和界面条件得到,亦曾将无限域界面条件当作匹配层界面条件.场方程和界面条件构建过程相互独立,可能出现匹配不合理而引发数值失稳、计算精度低下等问题.本文提出采用复坐标延伸技术变换弱形式无限域波动方程以构建完美匹配层的方法.弱形式波动方程耦合了波动方程及界面条件,进而规避了变换后所得场方程与界面条件之间的匹配不合理问题.新方法可直接建立弱形式匹配层,在此基础上亦可给出强形式匹配层.弱形式便于有限元离散,强形式便于有限差分离散.基于弱形式完美匹配层,结合勒让德谱元建立了弹性介质近场波动谱元模拟方案.利用算例验证了新方案的精度及数值稳定性.本文工作可直接推广至多相耦合介质近场波动数值模拟.
- 谢志南章旭斌
- 关键词：人工边界条件有限元
- 内域波动数值模拟若干问题的研究
- 波动数值模拟已被广泛应用于大型、复杂的实际工程问题。发展波动数值模拟技术的目标,是在保证数值稳定性的条件下,实现数值方法的高精度、低计算量。本文就此探讨了高精度的谱元法和精细积分法。认识波动在离散网格中的传播性质,便能深...
- 章旭斌
- 关键词：精细积分法有限元法
- 文献传递
- 施甸盆地三维地震动研究被引量：31
- 2013年
- 本文利用三维施甸盆地模型以及川滇地区的地壳速度结构,采用谱元法和并行计算技术,考虑地形的影响,模拟了盆地外围中等设定地震作用下施甸盆地地震波的传播,分析了面波的产生和传播,研究了该盆地不同位置剖面地震动的差异和原因。研究表明,小型盆地在中等地震的作用下盆地内部地震动空间差异很大,盆地中较深的小型凹陷更容易汇聚面波,形成更强的振动,位于覆盖层厚度剧烈变化区域的地震动强度也会很大,甚至大于覆盖层厚的区域。较基岩地震动,盆地内地震动持续时间明显增加,地震动的放大作用明显,这也是盆地震害严重的主要原因之一。
- 刘启方于彦彦章旭斌
- 关键词：并行计算
- 透射边界高频耦合失稳机理及稳定实现--SH波动被引量：15
- 2015年
- 就大型近场波动的高效数值模拟而言,稳定实现高阶人工边界是一个尚未圆满解决的问题.本文针对使用多次透射公式的SH波动集中质量有限元模拟,依据GKS定理的群速度解释,进一步阐明了人工边界与内域离散格式耦合所导致高频失稳的机理,即两者支持群速度指向内域的外行高频平面谐波,波动能量自发地从人工边界进入內域,从而导致失稳,而这类谐波是由集中质量有限元离散引入的.本文提出了消除此种耦合失稳的一种方法:通过修改有限元刚度阵来改变内域离散格式,并保证修改格式的精度不低于原有格式的精度.理论分析和数值实验表明此法能稳定实现透射边界.本文研究结果具有推广应用前景.
- 章旭斌廖振鹏谢志南
- 关键词：数值积分
- 波动谱元模拟中透射边界稳定性分析被引量：1
- 2022年
- 无限域波动数值模拟中,人工边界的稳定性是获得可靠模拟结果的前提。具有高阶精度的谱元法和透射边界两者结合的数值模拟方案显示出较好的模拟精度和数值稳定性,然而,仍然存在数值失稳现象,其失稳机理和稳定条件尚不明确,相应的理论分析极为欠缺。该文针对透射边界在高阶谱元法中的稳定性,依据高阶谱单元中非等间距节点的周期延拓特点,通过构建内域和边界数值格式的向量形式来分析人工边界反射系数。进而保证边界对谱元法中存在的真实模态和虚假模态的反射系数均小于等于1,从而得到透射边界的稳定条件,其表现为无量纲边界参数和谱元参数之间的关系,其含义为透射边界人工波速与介质物理波速的比值限定在一定范围内。同时揭示了透射边界引发高频失稳的机理,即边界对谱元法中虚假模态的反复反射放大所致。最后采用数值实验验证了透射边界稳定条件。
- 章旭斌谢志南
- 关键词：数值模拟反射系数
- 斜入射出平面自由波场勒让德谱元时域模拟方法被引量：2
- 2021年
- 远场地震作用下的复杂场地(复杂场地-城市建筑群耦合)地震响应时域分析需在计算截断边界给定自由平面波场输入。为规避边界节点时程存储带来的内存浪费和频繁读写导致并行计算效率低下等问题,有必要构建与地震响应时域分析相匹配的自由平面波场时域模拟方案。面向基于勒让德谱元的复杂场地时域分析方法,以出平面波动为例,构建斜入射自由平面波场时域模拟方案。首先,给出平面波输入下自由波场计算问题的构建,基于勒让德谱元和显式积分格式建立了时空解耦离散方案,并利用解析算例验证了离散方案的精度与稳定性。其次,将该方案应用于四川、加州层状地下介质构造,对比了两个区域内地震波地壳放大效应的差异。结果表明:二者放大效应在中低频段存在系统性差异,在高频段趋于一致,定性解释了基于全球第二代地震动衰减关系预测汶川地震主震记录中长周期反应谱存在显著偏差的原因。最后,以地震动地形效应分析为例,阐述该方案与勒让德谱元、透射边界条件结合在近场外源波动问题模拟中的应用。
- 谢志南王立刚章旭斌马完君
- 一种地震动时程图确定方法、装置、电子设备及存储介质
- 本申请提供一种地震动时程图确定方法、装置、电子设备及存储介质，涉及地震模拟领域。该地震动时程图确定方法可以根据目标频率区间、模拟地震矩、地质面源类型、预设的单拐角频率震源谱生成模型、双拐角频率震源谱，生成在目标频率区间的...
- 谢志南马完君章旭斌马新生
- 文献传递
- 离散网格中瑞利阻尼对波动的影响分析被引量：1
- 2017年
- 在波动数值模拟中,瑞利阻尼可近似描述介质耗散特性,且可用于抑制人工边界引发的高频和零频失稳,但瑞利阻尼对波动的影响尚未清晰认识。针对集中质量有限元模拟的一维波动,利用傅里叶模态分析了有阻尼离散网格中波动的性质。理论分析表明alpha阻尼必然使得波数为零及邻近的波动对应为非行进波,其使行波衰减一致,而beta阻尼不会导致波数为零及邻近的非行进波,其使行波衰减随着波数增大而增大。数值实验验证了上述结论。本文研究结果为进一步推进瑞利阻尼在波动数值模拟中的应用提供一定的理论依据。
- 章旭斌谢志南
- 关键词：耗散
- 透射边界高频失稳机理及稳定实现--P-SV波动被引量：1
- 2021年
- 波动数值模拟的稳定性是获得可靠结果的前提.透射边界是一类具有高阶、高效等特点的人工边界,其引发的高频失稳是由内域格式和透射边界的不当耦合所致.本文针对P-SV波动有限元模拟中透射边界引发的失稳问题,基于GKS定理的群速度解释,通过对有限元和透射边界的频散分析揭示了数值失稳机理为透射边界和相邻内域格式支持了群速度指向内域的高频P波或SV波,波动能量将从边界进入内域引发数值失稳.同时,对比连续模型频散指出引发失稳的谐波是由有限元离散引入.本文采用修改的数值积分方法调整有限元刚度,以消除有限元中引发边界失稳的高频波动成分,从而稳定实现透射边界.理论分析和数值实验均表明本文稳定措施的有效性.
- 章旭斌廖振鹏谢志南
- 关键词：频散分析数值积分
