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基于连续介质模型的离散元方法中弹簧性质研究 总被引:2,自引:0,他引:2
地质体材料的破坏演化过程是地质灾害防治工程中亟待解决的关键科学问题,也是力学的前沿课题。基于连续模型的离散元方法是研究该问题的一种数值方法。用求矩阵特征值的方法,推导基于连续介质模型的离散元方法中三维有限元刚度矩阵转化为离散元弹簧刚度的解析表达式,给出了不同条件下离散元弹簧的取法。研究立方体八节点单元中离散元弹簧的性质,得到棱弹簧、面对角线弹簧以及体对角线弹簧的刚度和方向表达式,给出这些弹簧刚度以及方向与泊松比的关系图。最后,将基于连续介质模型的离散元方法模型与Gusev模型、二维链网模型进行比较。对于泊松比为0.25时的平面应变问题,对于泊松比为1/3时的平面应力问题,基于连续介质模型的离散元方法模型与二维链网模型一致。在块体内部,基于连续介质模型的离散元方法模型与Gusev模型一致。且基于连续介质模型的离散元方法模型能模拟链网模型和Gusev模型都不能模拟边界单元,证明基于连续介质模型的离散元方法模型更具普遍性。 相似文献
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针对建筑结构倒塌过程的梁壳单元几何、材料、接触三重非线性且连续介质向非连续介质转化的动力计算问题,提出了能够考虑多重非线性用于连续介质与非连续介质共同作用且动态转化计算的质点元方法。该方法以质点运动学为基础,建模过程与有限元一致,通过定义广义连接模型、构造连接模型转化法则和建立接触碰撞算法,将显式有限元与离散元统一于相同的计算框架之下,具备有限元连续介质阶段的计算精度和离散元非连续介质阶段的计算能力,能够用于建筑结构倒塌等强非线性的动力计算。 相似文献
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静态松弛快速拉格朗日分析方法原理 总被引:6,自引:2,他引:4
建立起与FLAC方法平行的一种连续介质的岩土力学松弛计算分析方法,即连续介质的静态松弛快速拉格朗日分析方法9S-FLAC)。提出了分配法,为S-FLAC的实施提供了简捷算法,推导了其相应公式,阐述了其实施步骤。 相似文献
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武清玺 《岩石力学与工程学报》2000,19(4):544-544
在土木、水利工程中有许多不连续介质工程结构问题, 对这类结构进行可靠度分析, 需要考虑不连续界面的模拟、非线性方程组的求解以及非线性极限状态方程的求解问题等。对于大型复杂结构, 采用随机有限元法在计算时间、空间和提高精度等方面都存在一定困难。本文另劈蹊径, 提出用界面元模型统一模拟连续与非连续介质, 用修正的N ew ton2Raph son 法求解非线性方程组, 用响应面法计算结构可靠度的新方法, 并结合大型工程结构的可靠度计算问题, 实例验证了该方法的优点和适用性。论文的主要研究工作有:(1) 在系统全面地研究结构可靠度分析响应面法的基础上, 首次提出了变f 二次序列响应面法, 并给出了收敛控制准则。(2) 建立了基于界面元模型的二次序列响应面法计算结构可靠度列式, 研制了电算程序。(3) 建立了非线性动力问题结构可靠度计算的时程分析法, 针对某重力坝绘出了可靠指标的时程曲线。(4) 用刚体模型、变形体连续介质模型和变形体非连续介质模型分别计算分析了某高拱坝坝肩动力稳定可靠度, 得出了有参考价值的研究成果。 相似文献
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用唯象方法, 建立了多相物体的连续介质假设方法。多相物体存在多个特征体积, 因而存在多种连续介质。 相似文献
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比较了计算层状场地地震反就的连续介质波动法和离散质点振动法的优缺点。以芜湖长江大桥斜拉桥主塔处场地为例, 用两种方法研究考虑土的非线性对场地地震瓜的影响, 并在此基础上提出一种考虑场地土非线性地震响应的实用方法。 相似文献
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三维块体接触判断方法的分析与改进 总被引:2,自引:1,他引:2
非连续变形分析方法和离散单元法都是可以计算非连续介质大位移问题的数值方法,目前在二维问题的计算中应用较多,但在工程实际问题的计算中还未能得到广泛应用,因为实际的工程问题如岩体结构都是三维问题。而在计算三维问题时存在一个困难,就是难以快速、准确地判断块体之间的接触类型。对已有的3种接触判断方法尤其是其中已用于实际计算的公共面法、侵入边法进行分析,指出各种方法在进行接触判断时存在的问题。同时在综合已有方法优点的基础上,给出建立正确接触判断方法的原则并提出切割体法。2个算例的计算结果表明,该方法的确有效地解决了已有方法存在的问题,能够正确判断三维块体之间的接触关系,从而模拟块体之间的错动滑移过程。 相似文献
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闫富有 《岩石力学与工程学报》2007,26(9):1932-1939
考虑井阻和涂抹区的影响,建立成层未打穿砂井地基固结的数值模型和算法。将未打穿砂井底面下的软土层视为虚拟排水井,同时将未打穿砂井转化为打穿的多段砂井,使得土层边界条件和数值计算过程简单化。对超孔隙水压力用Lagrange插值多项式等结点插值近似,把砂井打设区固结方程转化为结点的超孔隙水压力的简单微分方程组,砂井固结方程转化为一线性代数方程组,以4层土为例,导出详细的计算公式。如增加土层数,仅需改变边界结点系数公式。最后,把该解法与相关近似方法的计算结果进行分析比较,并给出一个多层软土路基预压加固工程案例。结果表明,将下卧层简化为一维固结与考虑其三维固结对计算结果影响很小。 相似文献
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无单元法只需要结点信息,而不需要单元信息,比较适合岩土工程数值分析。介绍了等阶多项式基的径向点插值法(ERPIM)的基本理论,给出了该法求解Biot固结方程的基本格式,并把它应用到软基高速公路断面的沉降计算中,同时与有限元法解进行了分析、对比。结果表明该法不但计算精度高,而且在求解路堤分级施工的这类移动边界问题的沉降时,比有限元法更方便。最后指出了需进一步研究的问题。 相似文献
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三维裂纹应力强度因子数值计算 总被引:1,自引:0,他引:1
利用无网格Galerkin方法对三维裂纹问题进行分析。基于最小二乘法的无网格方法仅需一系列节点信息就可构成物体的离散模型。在无网格Galerkin方法中,位移边界条件不包含在内,因此,在边界已知位移方向上设置一系列弹簧来满足无网格方法的本征边界条件。弹簧的一端与已知位移的物体表面固连,而另一端固定,把计算位移与已知位移的误差作为弹簧的变形量。弹簧作为弹性体的一部分,弹簧的变性能也是弹性体应变能的一部分。裂纹使得弹性体具有不连续性,对体内节点具有隔离作用。用可视准则处理裂纹面对影响域内Gauss点的隔离作用。提出简单有效的方案,确定可变的节点影响域,这一方案可以保证体内每一个节点影响域内的节点数为一给定的常数,通过限制影响域内最小二乘计算的大小,提高计算近似函数的效率。利用三维间断位移法计算三维裂纹前缘的应力强度因子,计算有限体内边界贯穿平置裂纹和边界非贯穿平置裂纹的应力强度因子。无网格Galerkin方法的计算结果与前人研究的结果吻合很好,这可为三维裂纹的扩展追踪提供参考。 相似文献
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P. SMOLINSKI 《Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering》1988,3(3):215-226
A family of mixed-time integration methods applicable to first-order systems of equations which are amenable to parallel computations are presented. The method is based on nodal partitioning and can allow different values of α in the α-algorithm to be used in different subdomains of the mesh. Parallelism is introduced by allowing each subdomain to be updated independently over a time step. A stability analysis is given for the case of implicit—explicit and implicit—implicit integration. Several numerical examples are given to demonstrate numerically the accuracy and stability of the method. 相似文献
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基于图论方法与优化算法的六折痕折纸结构构型研究 总被引:1,自引:0,他引:1
近年来,折纸结构快速发展并成功应用于诸多领域,但其仍存在折纸新构型难以构建、构型与折展运动难以协调等难题。为了研发多折痕折纸结构,考虑折纸构型的规整性及可折叠性,基于图论方法描述折纸折痕构型,建立折纸顶点的几何约束方程组,综合采用图解法及优化方法,求解单元内部可平折点,得到一系列基于不同对称单元的六折痕折纸结构构型。研究表明,该折痕设计方法精确可行,且具有并行性,能求得给定单元形状的所有内部可平折点。该折痕设计方法适用于任意边界条件的六折痕折纸结构,可为折纸结构创新与应用发挥积极作用。 相似文献
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近年来,折纸结构快速发展并成功应用于诸多领域,但其仍存在折纸新构型难以构建、构型与折展运动难以协调等难题。为了研发多折痕折纸结构,考虑折纸构型的规整性及可折叠性,基于图论方法描述折纸折痕构型,建立折纸顶点的几何约束方程组,综合采用图解法及优化方法,求解单元内部可平折点,得到一系列基于不同对称单元的六折痕折纸结构构型。研究表明,该折痕设计方法精确可行,且具有并行性,能求得给定单元形状的所有内部可平折点。该折痕设计方法适用于任意边界条件的六折痕折纸结构,可为折纸结构创新与应用发挥积极作用。 相似文献
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D. W. KNIGHT BSc MSc PhD CEng MICE MASCE P. G. SAMUELS MA PhD CEng MICE K. SHIONO BSc MSc PhD 《Water and Environment Journal》1990,4(2):163-175
The translation of recent research work concerning shear layers into practical river simulation models is explained. The equations which govern the lateral distribution of streamwise depth-averaged velocity are formulated and solved. The analytical solution includes the effects of bed-generated turbulence, lateral shear turbulence and secondary flows, and therefore reproduces many of the main features of river channel flow. The solution closely simulates the process involved in river gauging by the current-meter method. Recent data from the Science and Engineering Research Council's Flood Channel Facility are used to illustrate the variation of shear stresses within the flow, and data from three river-gauging sites are used to illustrate the potential of the model.
The steps involved in the design of a modern river simulation package are also described. It is shown how choices made during the development of a model can have a significant impact on the success of model simulations. The development of a package requires many different skills, including those of engineering, mathematics and computing. 相似文献
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19.
Witold Kakol 《Thin》1990,10(4):277-297
The stability analysis of stiffened plates by means of the finite strip method is presented. The studies are based on the thin shallow theory, giving nonlinear strain displacement relations, but linear curvature displacement relations. The nonlinear equilibrium equations are obtained by the principle of incremental virtual work, using finite strip discretization. The higher order strip with one internal nodal line is applied. It is shown that considerable improvements can be obtained using this kind of strip. It is especially true for the postbuckling analysis. Numerical examples of the strength of stiffened plates in compression are carried out, covering a range of plate and stiffener slenderness. 相似文献
20.
无单元法及其在岩土工程中的应用 总被引:68,自引:1,他引:68
无单元法可以求解复杂边界条件的边值问题,它只需结点信息而不需单元信息,故信息简单,特别适用于岩土工程数值分析。它的理论基础是滑动最小二乘法。本文对无单元法的基本理论作了阐述,并用算例说明了它的广泛应用前景。 相似文献