在大型建筑物的地震响应分析中,结构与半无限地基间的动力相互作用始终是一个重要的研究领域。对于相互作用的研究,时域数值分析适宜考虑结果破坏阶段的系统非线性力学特征,并能提供结构与地基的瞬时响应,较频域算法结果更具信息完备的特点;其次,子结构分析模式便于单独分析结构与地基两个组成因素的动力特征,分别建立相应的动力计算模型,与直接法需要将结构与地基一体化并建立形式复杂的系统运动方程相比,大大简化了建立系统动力计算模型的复杂度和求解难度。因此,时域子结构数值求解算法是动力相互作用分析研究的一个重要发展方向。 以动力相互作用时域子结构数值分析的具体实现为目的,本文基于阻尼溶剂抽取方法(DSEM),在有限元框架内,从阻尼溶剂抽取法的理论公式实现,地震波输入方式的建立,时域数值实现的分区异步长算法求解,到将阻尼溶剂抽取法延伸应用到结构-库水的动力相互作用系统动力响应分析等方面,开展了一系列研究工作: 1.基础理论的阐述:从模拟无限域辐射阻尼效应的基本原理出发,推导了逐步积分格式的阻尼溶剂抽取方法的时域实现算法,它描述了地基在结构-地基交界面处位置力与变位之间的关系,此时域算法避免了时程分析中普遍存在的复杂卷积分的求解问题,从而为动力相互作用的时域数值分析带来了方便。同时,在算法实现过程中,又找到了一种更加简便的显式积分算法——预报-校正方法,该方法在一定程度上可以使得计算满足工程需要的收敛性及精度要求,且计算程序简单。 2.在无限地基动力相互作用时域分析中,地震动总是采用边界位移输入的方式。但目前还是加速度信息比较丰富且可靠,位移往往是采用积分的办法从加速度积分得到的,这不仅导致丢失地震动中的一些频率信息,而且有时会产生结构位移反映的漂移现象。实际上,工程界更习惯于采用加速度输入的地震响应分析。这样,在仅输入加速度基础上推导出了阻尼溶剂抽取法逐步积分格式的时域实现公式,便于程序的实现及单独考虑结构非线性力学特性,为动力相互作用问题的时域求解开辟了一条新的道路。 3.结构-地基动力相互作用数值分析,从其实现的细节上主要可以分为两部分:地基在与结构交界面位置处动力相互作用力的逐步积分形式实现,及基于子结构模式的结构部分的时域数值求解过程。因而,在结构-地基相互作用的整个求解过程中,如何比较合理的选择数值计算方法显得比较重要。在求解地基交界面处作用力的时域计算过程中,采用预报-校正显式积分算法可以较好的满足工程计算的收敛性及精度要求,且能简化程序上实现的难度,较其他算法更适合于大规模工程问题的求解,但要求积分步长取得尽量小。对于结构部分的动力响应求解,可采用无条件稳定的隐式积分算法,此时