C3D8/C3D20 UEL在KOYNA混凝土坝抗震计算中的应用
零
概述
以Koyna混凝土坝为对象进行地震响应计算。将自编的八节点UEL和二十节点UEL应用到计算中。分别进行了混凝土坝模态计算和地震时程计算。
其中，在模态计算中共设置四种计算工况，分别为：ABAQUS-C3D8、UEL-C3D8、ABAQUS-C3D20、UEL-C3D20。
在地震时程计算中设置两种计算工况，分别为：ABAQUS-C3D8、UEL-C3D8。
计算结果表明，自编UEL与ABAQUS自带单元结果一致。
壹
模型信息
Koyna混凝土重力坝位于印度孟买东南200 km处，1967年12月11日，Koyna混凝土重力坝遭受里氏6.5级的地震（Koyna地震），该地震给大坝和水电站等水工建筑带来了巨大的损坏，给下游数十万居民的人身生命财产安全造成了巨大损失，该大坝地震案例事后成为诸多学者进行地震作用下坝基动力相互作用、混凝土材料的动态力学性能等领域研究的对象。
Koyna混凝土重力坝的横断面尺寸如下图：
该坝坝高113 m，坝顶宽度14.8 m，坝底宽度70 m，正常蓄水位91.75 m，坝基尺寸分别取向上游、下游延伸两倍坝高，向地基方向同样延伸两倍坝高，向横河向延伸20 m，最终的三维几何模型示意图如下图：
采用六面体单元离散，有限元计算模型如下图：
该模型的坝体和坝基共计用17950个六面体单元，其中坝体5000个，坝基12950个，坝基的网格采用疏密渐进过渡的方式避免计算结果在网格突变处不连续。
模型的材料属性如下：
贰
模态分析
四种工况的前100阶模态具体数值为
数值对比为
相对误差对比
自编UEL与ABAQUS自带单元比较，相对误差保持在0.1%以下。
第1阶振型如下图：
第2阶振型如下图：
第3阶振型如下图：
第10阶振型如下图：
第50阶振型如下图：
第100阶振型如下图：
叁
地震时程分析
坝顶坝锺顺河向相对位移如下图：
坝顶坝锺竖直向相对位移如下图：
坝顶坝锺横河向相对位移如下图：
坝顶坝锺顺河向相对速度如下图：
坝顶坝锺竖直向相对速度如下图：
坝顶坝锺横河向相对速度如下图：
