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在当前的高库大坝工程中,建筑物的安全性和耐久性一直是人们的关注的要点。在断裂力学角度结合数值模拟方法来描述裂纹的应力奇异性以及对大坝-地基动力相互作用、大坝-库水动力相互作用的准确模拟以提高实际工程的设计水平具有重要意义。比例边界有限元法(SBFEM)作为一种半解析的数值方法,能够自动满足无限远处的辐射条件,且只需在求解域的边界进行离散,便可使计算域的空间维度降低一维,在模拟应力奇异性以及无限域方面具有独特的优势。ABAQUS商业软件具有强大的非线性分析能力,能够模拟非常庞大复杂的模型,且具有良好的开放性,为用户提供了具有单元二次开发功能的接口—用户单元子程序(UEL)。本文通过对ABAQUS进行二次开发,形成UEL单元并实现集成性的SBFEM功能。该UEL单元兼具SBFEM理论的优势和ABAQUS软件强大的分析功能。在ABAQUS软件上实现SBFEM功能的过程中需要解决很多重要性的问题,如SBFEM理论的嵌入、UEL单元的后处理。本文首先从比例边界有限元原理出发,对比例边界有限元法求解应力强度因子以及脉冲响应函数进行介绍。其次,从ABAQUS二次开发的原理出发,探讨了UEL子程序的编写规则以及ABAQUS输入文件的格式,发展了基于SBFEM理论的可用于有限域问题计算的3维多面体单元、可用于应力强度因子的3维断裂单元,以及考虑结构-地基、结构-无限水域动力相互作用的用户自定义无限域单元。针对UEL单元无法进行可视化处理的问题,本文通过传递变量的UVARM子程序给出UEL位移可视化的处理方法,为ABAQUS的用户单元子程序的可视化提供一定的思路。最后在数值算例中,应用基于SBFEM理论的3维多面体UEL单元验证了在粗网格的情况下,UEL单元的可行性和精度、工程问题中静动态分析的适用性以及可视化处理的可行性;应用基于SBFEM理论的3维UEL断裂单元验证了UEL单元在求解应力强度因子方面的有效性;应用3维无限域UEL单元对无限地基上作用集中荷载、坝-库水系统地震响应问题进行求解,验证了UEL单元对结构-地基、结构-无限水域动力想互作用问题的适用性。本文工作能将SBFEM的优势和ABAQUS软件处理线性和非线性问题的功能相结合,对于复杂结构工程的地震响应分析提供更为可靠的分析手段。