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本論文以 ABAQUS 有限元素法之套裝程式【1】,模擬土壤與基 礎間之關係,並將模擬分析所得之結果與解析解進行比對,以檢驗 ABAQUS 程式【1】對於波傳的適用性,並再以收斂性分析所得之結 果,進一步對正方型沉埋剛性基礎分析,探討沉埋深度對正方型剛性 基礎阻抗矩陣所造成之影響。

而以下將對本論文分析所得之數據作一總結,以及其未來可發展 方向。

6-1 結論

(1)以 ABAQUS【1】求解土壤與基礎間阻抗矩陣之問題,根據結果顯 示,只要分析模型適當的話,則可與解析解相吻合,故可知 ABAQUS 程式【1】在求解波傳問題上之適用性。

(2)根據收斂性分析之結果得知,低頻分析時以模型尺寸控制,高頻 分析時則以元素大小控制,即在低頻分析時需要較大之模型尺 寸,而元素可以不用分割的太細;但在高頻分析時則需要分割成 較細之元素,但模型尺寸可以不用取得太大。

(3)以 ABAQUS 程式【1】分析,在此種模型下,根據分析出來之結 果顯示,在低頻的時候,模型尺寸若取為能完整描述一個剪力波 之大小,而元素大小為其 1/20 的話,約可以得到誤差控制在 30%

以內的分析結果;若此時模型尺寸再加大 1/3 的話,而所取元素大 小不變,則應可得到誤差控制在 10%以內的分析結果(除耦合方向 外)。但在高頻時,模型尺寸最小皆應取到能完整描述一個剪力波 之大小,尤其是在具有沉埋之情況;而此時,若元素大小能取為 一個完整的剪力波,除以所欲分析之最大 Hz 數再除以 2 的話,約 可得到誤差控制在 30%以內的分析結果;而若取為一個完整的剪 力波,除以所欲分析之最大 Hz 數再除以 4 的話,則應可得到誤差 控制在 10%以內的分析結果(除耦合方向外)。

(4)根據結果顯示,ABAQUS【1】在低、中低、中高頻時所分析出來 之結果相當精確,僅在高頻時之結果較為不精確,但其趨勢仍能 保持與解析解吻合,惟此部份需要特別注意。

(5)在沉埋剛性基礎之分析時,需特別注意所取模型尺寸之大小,應 至少能完整的描述出一個波的波長,即至少等於一秒內剪力波速 所能傳遞之距離,才能在有沉埋的情況下得到較為可信之結果。

(6)沉埋對剛性基礎阻抗矩陣之影響,在正方型沉埋基礎的情況下,

低頻時,沉埋深皆能有效的提高各方向之勁度,以扭力方向提高 最多,翻轉方向次之,水平方向再次之,垂直方向較少;但須注 意的是在水平方向時,沉埋越深其勁度也會有消減的越快的現 象,到高頻時,亦有出現負值之可能。

6-2 建議

以有限元素法求解阻抗矩陣之缺點,除了可信度、所需資源外,

即為分析所需之時間。如:分析之結果,其可信度將在越高頻的時候 變得越難以信任;個人電腦只能運算到約 80000 節點之模型,若節點 數超過 80000 的話,則可能需要尋找更高的外界資源,如國家高速電 腦中心之高速電腦,其使用資源之說明如表 4-8 所示;或是當節點數 目接近 100000 點時,運算單一個外力頻率所需之時間,就需要超過 十二個小時以上等,仍有以上許多問題需要解決,故提出建議如下:

(1)希望能有更好的電腦資源可供利用,以作更詳盡之收斂性分析,

增加有限元素程式 ABAQUS【1】分析結果之可信度。

(2)能以其他有限元素程式結果比對,相互印證;或是能有更快、更 有效率的解析解程式發展,並與之比對,以確認有限元素程式 ABAQUS【1】在波傳問題方面之適用性以及精確度。

(3)分析更多不同種類與極端的案例,如圓型沉埋基礎、層狀土壤、

底為剛性岩盤等,以討論其結果之合理,來確認有限元素程式 ABAQUS【1】之可行以及可信程度,或是作為未來工程上之參考 依據。