线性加速度显式积分格式的海岸两相介质场地地震反应分析

作     者：陈学良 张波 李铁飞 

作者机构：中国地震局地球物理研究所 河北建筑工程学院土木工程学院 

出 版 物：《烟台大学学报(自然科学与工程版)》 (Journal of Yantai University(Natural Science and Engineering Edition))

年 卷 期：2025年

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：基本科研业务专项(DQJB24Z01,DQJB24R31) 国家重点研发计划(2023YFC3007305,2019YFC1509403) 国家自然科学基金(51978633) 河北省教育厅科学研究项目(QN2025419) 河北省省属高校专项(2022QNJS15) 

主　　题：饱和两相介质 土力学模型 显式有限元 透射人工边界 线性加速度法 

摘      要：为了建立覆水海岸两相介质地震反应分析的全显式有限元法，本文以饱和两相介质土力学模型为基础，对近场波动问题的时域显式数值算法进行研究。首先，采用伽辽金加权余量法对一维压缩波波动的动力方程实现空间离散；然后，分别应用中心差分和Newmark线性加速度法求解位移和速度，而加速度是由速度积分法求得，进而得到该动力方程自起步的时域逐步积分公式；最后，引入透射人工边界，得到饱和两相介质近场波动问题求解的全显式时域有限元法。基于时域递推公式的积分逼近算子矩阵，研究了该算法的稳定性条件。将该算法的数值解与相应的解析解进行比较，验证了算法的正确性和有效性。最后，将此方法应用于覆水海岸两相介质场地土层的地震反应分析中，研究了海水对其地震响应的影响。该方法具有计算量小、效率高、精度高的优势，可为结构动力方程和波动方程的求解提供借鉴。