三维非连接变形分析方法中摩擦接触问题的研究

采用罚方法将界面约束引入三维块体系统非连续变形分析总体平衡方程，详细推导了摩擦接触子矩阵并给出了接触状态（张开、滑动和固定）模式变化准则及开－闭迭代操作。物理模型试验和节理岩体边坡楔形破坏的仿真模拟表明，该方法是有效的。     

三维非连续变形分析方法中摩擦接触问题的研究

采用罚方法将界面约束引入三维块体系统非连续变形分析总体平衡方程,详细推导了摩擦接触子矩阵并给出了接触状态(张开、滑动和固定)模式变化准则及开-闭迭代操作.物理模型试验和节理岩体边坡楔形破坏的仿真模拟表明,该方法是有效的.     

接触摩擦在螺栓连接中的应用

基于ANSYS有限元软件，在分析接触摩擦机理的基础上，研究了接触摩擦在螺栓连接件中的应用，指出有限元方法是解决摩擦接触问题的一种有效方法。     

数值流形方法及裂纹扩展的模拟

博士学位论文摘要基于石根华博士提出的数值流形方法理论,将其应用于模拟裂纹的扩展过程,为用数值方法研究脆性介质中裂隙的演化行为提供了一条简单而有效地新途径;而且对该方法进行了一点拓广,并对该方法的进一步应用进行了讨论.     

接触摩擦单元的理论及其应用

本文在Ｋａｔｏｎａ的基础上提出以新接触摩擦单元直接取节点接触应力作为基本未知量，模拟两物体间的摩擦滑动、张开和闭合过程。接触单元的几何和静力约束条件在刚度方程中作为补充方程。运用虚位移原理导出了适用的等效单元刚度－约束矩阵，并给出了相应的对称化方法，使该单元具有容易与标准有限元程序联接和计算稳定的优点。计算的结果与理论解非常吻合。作为应用实例，还研究了节理对混凝土坝基的影响。     

摩擦接触单元在粘钢有限元分析中的应用

通过采用ANSYS中摩擦接触中的面-面接触单元对粘钢加固梁和双向板进行数值模拟,得到的粘钢加固梁的界面应力分布和解析解进行对比以及粘钢加固双向板的弯矩、剪力分布和差分解进行对比,其结果均较吻合;有限元结果表明:沿粘结剂和混凝土交界面的应力与沿钢板和粘结剂交界面的应力分布并不相同。     

线性规划法在弹性接触问题中的应用

接触问题指研究两个或两个以上物体通过局部边界互相接触而实现力的传递的问题。当两个物体在边界处发生接触时，接触面的大小以及接触应力的大小，与接触面的初始间隙、摩擦力以及栽荷的大小有关，在加载过程中，接触面大小不断的改变，即边界条件在不断地变化，且不可恢复，具有不可逆性。这种边界条件的不定性和不可逆性使接触应力的大小不再与外载荷成线性关系，应力状态与力的加载次序有关。研究接触问题是需要较大的计算资源，为了进行实际有效的计算，理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的，本文拟将数学中的线性规划法引入求解弹性接触问题，建立基于线性规划法的求解弹性接触问题的线性方程组。     

扩展有限元法中摩擦接触条件的施加

对于裂纹等不连续问题,常规有限元法通常需对裂纹尖端进行局部网格加密,且在模拟裂纹扩展过程中需进行网格重构.扩展有限元法基于单位分解的思想,将一些加强函数加入到常规有限元法位移模式中,能有效地求解不连续问题.对于复合裂纹及裂纹受压的情况,通常需考虑裂纹面间的接触问题,以避免裂纹面发生相互嵌入.本文将砂浆法与罚函数法相结合,用于扩展有限元法中裂纹面之间摩擦接触条件的施加.数值结果表明,该方法能有效的阻止裂纹面间的相互嵌入,且与其它数值方法求解结果相一致.     

有初始间隙摩擦接触问题的有限元混合法

针对三维有初始间隙摩擦接触问题,提出了一种新的迭代求解方法--有限元混合法。根据接触问题局部非线性的特点,将作用在接触体上的力系分解为外力和接触界面上的接触力,以接触体的位移为基本未知量,而以接触区域局部坐标系下的结点接触力为迭代变量,将非线性接触迭代收缩在可能接触面上进行,把复杂的摩擦接触非线性反映在接触力的变化上,使得迭代计算变得简单易行,并且对于存在多个接触界面的多体接触问题,可以保持柔度矩阵的对称性和稀疏性,大大提高了计算效率。文中首先给出了三维有初始间隙摩擦接触问题的力学模型,推导得出了相应的有限元柔度方程,然后详细给出了迭代求解步骤。最后通过两个数值算例来验证本文方法的正确性和有效性。     

改进的AHP法在国际工程风险评估中的应用分析

简述了层次分析法及其改进的理论,通过实际案例确定国际工程风险因素的权重,并进行演算,对风险因素进行排序,为决策者提供决策依据。     

一种增广拉格朗日优化方案及其非连续变形分析实现

接触力计算精度是关乎非连续变形分析结果有效性的关键因素之一。经典非连续变形分析法(DDA)采用罚法施加块体间的接触约束,实现简单,但合理的罚值选取困难。因此,提出了一种增广拉格朗日优化算法,改进DDA中接触约束的处理。通过结合开闭迭代算法和自适应罚值更新方案等,提出并实现了多面体DDA增广拉格朗日算法及其优化方案。最后,设计了2个经典数值算例,计算结果表明:改进后的三维DDA提高了计算精度且保证了计算效率,可用于复杂多面体块体系统的非连续力学行为分析,如大型节理岩体工程稳定性分析。     

生物接触氧化法在住宅小区中水工程中的应用

介绍了某住宅小区采用生物接触氧化法处理小区生活废水的原理，进行了水量平衡分析，比较了接触氧化法处理中水和其他方法处理中水的特点。通过经济效益、水质分析，表明接触氧化法在住宅小区中水工程应用方面是成功的，指出了该工艺的优缺点并提出改进意见。     

增大截面法加固拱桥承载能力计算

以湖南省某石拱桥为研究对象,运用增大截面法对拱桥进行了加固,依据规范的要求进行截面设计,并运用大型空间有限元软件ANSYS对加固前后的拱桥结构进行了受力分析,通过对分析结果进行比较,表明运用增大截面法对拱桥的主拱圈进行合理的加固改造,加固后承载能力提高30％左右,且无新增裂缝,加固效果良好。     

CONTACT MODEL BASED ON AUGMENTED LAGRANGE METHOD AND ITS ENGINEERING APPLICATION

1INTRODUCTIONContactproblemsarehighlynonlinearandrequiresignificantcomputerresourcestosolve.Itisimportantthatweunderstandthephysicsoftheproblemandtakethetimetosetupactualmodeltorunasefficientlyaspossible.Contactproblemspresenttwosignificantdiffi-culties.First,wegenerallydonotknowtheregionsofcontactuntilwe'veruntheproblem.Dependingontheloads,material,boundaryconditions,andotherfactors,surfacescancomeintoandgooutofcontactwitheachotherinalargelyunpredictableandabruptmanner.Second,mostcontac…     

谈《生物接触氧化法设计规程》

太原市市政工程研究院编制的《生物接触氧化法设计规程》于2002年开始实施。为使使用者进一步了解和熟悉该《规程》提出的设计公式，设计参数、根据多年的试验、设计和编制过程中的一些体会和认识，从理论上简单分析了《规程》中的经验公式和参数，同时也对选用填料、接触沉淀池的应用提出了一些看法。     

水工结构接触问题的多体有限元法

针对水工结构中的局部接触问题,提出了一种新的数值分析方法—多体有限元法。基于DDA方法的分析思路,以结构面切割而成的块体作为分析单元,每一块体均可允许自身有独立的位移和变形,通过块体间的接触和几何关系形成一个完整的块体系统。块体内部采用有限元法求解,块体之间通过接触力相互联系,且在接触界面上引入变形协调条件,保证了多个块体互相接触作用时块体位移和应力状态的连续性,从而使得计算更加符合实际情况。该方法接触求解过程中无需指定法向刚度及切向刚度等参数,避免了DDA方法因引入刚性弹簧而出现的嵌入问题,同时提高了块体内部变形的求解精度。推导了多体有限元法求解接触问题的支配方程,并给出了其增量形式的定解条件和判定条件。最后通过3个数值算例验证了本文方法的正确性和有效性。     

Numerical modeling of large deformation and nonlinear frictional contact of excavation boundary of deep soft rock tunnel

Roadways excavated in soft rocks at great depth are difficult to be maintained due to large deformation of surrounding rocks, which greatly influences the safety and efficiency of deep resources exploitation. During the excavation process of a deep soft rock tunnel, the rock wall may be compacted due to large deformation. In this paper, the technique to address this problem by a two-dimensional (2D) finite element software, large deformation engineering analyses software (LDEAS 1.0), is provided. By using the Lagrange multiplier method, the kinematic constraint of non-penetrating condition and static constraint of Coulomb friction are introduced to the governing equations in the form of incremental displacement. The numerical example demonstrates the efficiency of this technology. Deformations of a transportation tunnel in inclined soft rock strata at the depth of 1 000 m in Qishan coal mine and a tunnel excavated to three different depths are analyzed by two models, i.e. the additive decomposition model and polar decomposition model. It can be found that the deformation of the transportation tunnel is asymmetrical due to the inclination of rock strata. For extremely soft rock, large deformation can converge only for the additive decomposition model. The deformation of surrounding rocks increases with the increase in the tunnel depth for both models. At the same depth, the deformation calculated by the additive decomposition model is smaller than that by the polar decomposition model.     

基于接触单元法的模板支撑结构的强度分析与优化

采用Pro/E软件对装配式支撑结构节点进行建模,同时在Pro/E与ANSYS之间进行数据转换,利用ANSYS软件的接触单元法对结构进行有限元分析,分析结果与试验结果进行对比,数据吻合良好,针对结构挤压应力与变形过大的问题,对节点结构进行再优化,优化后的各参数值达到理论预期效果。