Übersicht
Unter Benutzung des Reziprozitätssatzes von Graffi wird eine zeitabhängige Integro-Differen-tialgleichung und daraus eine Zeitschritt-Randelementmethode hergeleitet. Sie ist bei beliebigen kompressiblen, nicht-viskosen Flüssigkeiten (akustischen Medien) anwendbar und besonders zur Ermittlung transienter Druckwellen in unendlichen oder halb-unendlichen Gebieten geeignet. Als Anwendung wird das Staudammproblem, dabei vor allem der Einfluß der Topographie und der dynamischen Interaktion mit dem Untergrund untersucht.
Summary
By using Graffi's reciprocal theorem a time-dependent integro-differential equation and therefrom a time step boundary element method is derived. It is applicable to arbitrary compressible but non-viscous fluids (acoustic media), especially suitable for determining transient pressure waves in infinite or semi-infinite domains. As an application of the method, a reservoir-dam system is analyzed, especially considering the influence of the topography and of the dynamic interaction with the soil.
Literatur
Westergaard, H. M.: Water pressure on dams during earthquake. Transactions ASCE 98 (1933) 418–433
Chopra, A. K.: Earthquake behaviour of reservoir-dam systems. J. Eng. Mech. Div. ASCE 94 (1968) 1475–1499
Chopra, A. K.; Hall, J. F.: Hydrodynamic effects in the dynamic response of concrete gravity dams. Earthquake Eng. Struct. Dyn. 10 (1982) 333–345
Antes, H.: A boundary element procedure for transient wave propagation in two-dimensional isotropic elastic media. Finite Elem. Anal. Des. 1 (1985) 313–322
Antes, H.; von Estorff, O.: Dynamic response analysis of rigid foundations and of elastic structures by boundary element procedures. Erscheint in: Soil Dyn. Earthquake Eng. (1989)
Antes, H.; von Estorff, O.: Erschütterungsausbreitung im Boden und dynamische Interaktionseffekte — Untersuchungen mit einer Randelementmethode im Zeitbereich. Bauingenieur 62 (1985) 201–208
Venturini, W. S.: Boundary element method in geomechanics. Berlin, Heidelberg, New York: Springer 1983
Wolf, J. P.: Dynamic soil-structure interaction. Englewood Cliffs, N.J.: Prentice-Hall 1985
Bausinger, R.; Kuhn, G. u. a.: Die Boundary-Element-Methode. Expert 1987
Cruse, T. A.; Rizzo, F. J.: Direct formulation and numerical solution of the general transient elastodynamic problem. J. Math. Anal. Appl. 22 (1968) 244–259
Niwa, Y.; Kobashi, S.; Fukui, T.: Application of integral equation method to some geomechanical problems. In: Desai, C. S. (ed.) Numerical methods in geomechanics, pp. 120–131. New York: ASCE 1976
Manolis, G. D.; Beskos, D. E.: Dynamic stress concentration studies by boundary integrals and Laplace transforms. Int. J. Numer. Methods Eng. 17 (1981) 573–599
Hanna, Y. G.; Humar, J. L.: Boundary element analysis of fluid domain J. Eng. Mech. Div. 108 (1982) 436–450
Kakuda, K.; Tosaka, N.: Numerical analysis of coupled fluid-elasticity systems using the boundary element method. In: Brebbia, C. A.; Futagami, T.; Tanaka, M. (eds.) Proc. 5th Int. Conf., Hiroshima, Japan, pp. 1005–1016. Berlin, Heidelberg, New York: Springer 1983
Antes, H.: A multiple grid boundary element procedure for the 2-D Helmholtz equation. In: Whiteman J. R. (ed.) Proc. 6th MAFELAP Conf., Brunel Univ., U.K., pp. 413–421. New York: Academic Press 1988
Spyrakos, C. C.; Beskos, D. E.: Dynamic response of rigid strip foundations by time domain boundary element method. Int. J. Numer. Methods. Eng. 23 (1985) 1547–1565
Spyrakos, C. C.; Antes, H.: Time domain boundary element method approaches in elastodynamics: A comparative study. Comput. Struct. 24 (1986) 529–535
Mansur, W. J.: A time-stepping technique to solve wave propagation problems using the boundary element method. Ph. D. Thesis, Southampton University 1983
Antes, H.; von Estorff, O.: Analysis of absorption effects on the dynamic response of dam reservoir systems by boundary element methods. Earthquake Eng. Struct. Dyn. 15 (1987) 1023–1036
Antes, H.: Time domain boundary element solutions of hyperbolic equations for 2-D transient wave propagation. In: Proc. 3. GAMM-Seminar: Panel methods in fluid mechanics with emphasis in aerodynamics Kiel, pp. 35–42. Braunschweig: Vieweg 1987
Antes, H.; von Estorff, O.; Steinfeld, B.: FLUBEM — Ein Randelementprogramm zur Berechnung des Zeitverlaufs der Druckwellenausbreitung in kompressiblen Flüssigkeiten. SFB 151-Berichte Nr. 7, Ruhr Universität Bochum 1988
Antes, H.: Anwendungen der Methode der Randelemente in der Elastodynamik und in der Fluiddynamik. Mathematische Methoden in der Technik, Bd. 9 Stuttgart: Teubner 1988
Graffi, D.: Über den Reziprozitätssatz in der Dynamik elastischer Körper. Ing. Arch. 22 (1954) 45–46
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Antes, H., von Estorff, O. Ausbreitung transienter akustischer Wellen-Untersuchungen mit einer Zeitschritt-Randelementmethode. Ing. arch 59, 17–31 (1989). https://doi.org/10.1007/BF00536628
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