基于ALE的大型输水隧道地震动响应并行数值分析

• 作者: 杨志豪 王小庆 金先龙
• 来源期刊: 工程力学
• 学科: 交通运输
• 关键词: 输水隧道 地震响应 ALE 并行计算 显式有限元 PML
• 年，卷（期）: 2017,（3）
• 所属期刊栏目: 其他工程学科
• 页码范围: 247-256
• 页数: 10页
• 分类号: U452.28
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2015.08.0661

摘要

提出基于ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方法的输水隧道地震动响应并行数值分析方法,采用ALE方法模拟内水和隧道的相互作用,提出基于耦合负载均衡的并行计算方法加快求解速度,采用显式中心差分法完成方程求解.针对某大型输水隧道,建立内水-隧道-土体耦合的全三维数值模型,分析其在非一致地震激励下的动力响应.模型中考虑材料非线性、接触及流固耦合非线性等实际情况,并采用PML (Perfectly Matched Layer)建立人工边界模拟无限区域.在曙光5000A超级计算机上,利用所提方法,完成该大规模非线性问题的求解.通过与附加质量法对比,验证ALE方法模拟内水-隧道耦合的可行性;分析输水隧道地震激励下的应力及变形情况;讨论内水量及变形缝对隧道动力响应的影响;分析并行计算效率.结果表明:环向应力较大值出现在靠近工作井的截面,隧道结构满足强度要求;隧道截面变形量处于安全范围内;满水隧道较空隧道承受更大应力;变形缝可以降低隧道的动力响应;所提并行计算方法可以获得较好的并行效率.