多体系统非连续变形的弹性及弹塑性分析方法（Ⅱ）——数值算例

应用多体系统非连续变形的弹性及弹塑性分析方法从不同角度对刚性体、弹性体和弹塑性体组合多体系统进行具体的数值计算与分析，探讨接触界面的力学参数和材料强度参数对系统的变形、应力和接触应力以及塑性区的影响，得出十分有意义的结果与比较合理的结论。算例表明非连续变形计算力学模型作为一种新颖而强有力的数值分析与数值模拟方法，能够对一般的刚性体、弹性体和弹塑性体所构成的复杂的多体系统进行静、动力及接触非线性和材料非线性耦合数值分析与模拟，具有广泛的应用前景。     

多体系统非连续变形的弹性及弹塑性分析方法(II)—— 数值算例

应用多体系统非连续变形的弹性及弹塑性分析方法从不同角度对刚性体、弹性体和弹塑性体组合多体系统进行具体的数值计算与分析,探讨接触界面的力学参数和材料强度参数对系统的变形、应力和接触应力以及塑性区的影响,得出十分有意义的结果与比较合理的结论.算例表明非连续变形计算力学模型作为一种新颖而强有力的数值分析与数值模拟方法,能够对一般的刚性体、弹性体和弹塑性体所构成的复杂的多体系统进行静、动力及接触非线性和材料非线性耦合数值分析与模拟,具有广泛的应用前景.     

非连续变形计算力学模型弹塑性数值分析方法及其应用

在笔者所建立的非连续变形计算力学模型弹性分析方法基础上 ,进一步考虑材料的弹塑性 ,基于分区参变量最小势能变分原理 ,建立了非连续变形计算力学模型弹塑性分析的数学列式和求解方法 ,分析了不同材料特性的基础梁和岩基相互作用问题。计算结果表明 :这种非连续变形计算力学模型弹塑性分析方法将材料的非线性与多体相互作用系统的接触非线性或界面非连续性相耦合 ,能够模拟多体间的非线性相互作用特性 ,是一种处理岩土工程中多体非连续变形体系的新颖而有力的数值计算方法     

DDA子块体开裂模拟算法的优化与验证

非连续变形分析(DDA)是计算离散可变形块体系统力学响应的数值计算方法,其在连续岩体开裂破坏模拟中的应用也已得到研究。在以往的预离散子块体DDA开裂模拟方法中,通过采用虚拟节理对子块体进行粘结以模拟连续体的变形,进而根据虚拟节理面上的块间接触力判断沿预设节理面的拉伸或剪切破坏。该算法能够较好的模拟岩体的开裂路径和破坏形态,但受预设虚拟节理面方向对块间接触力大小的影响,由此得到的岩石开裂强度与实际之间可能产生较大差异。本研究不再根据块间接触力进行开裂判断,而改进为根据邻近子块体的应力状态进行开裂判断,并仍假定裂纹沿虚拟节理面产生。用新的DDA程序对压缩载荷作用下圆盘试件的拉伸开裂破坏和方形试件的剪切开裂破坏进行了模拟。算例表明,改进后的开裂算法具有高的开裂计算准确性,并大大减小了预设虚拟节理分布对开裂破坏强度及破坏路径模拟结果的影响。     

节理岩体中隧道开挖与地震作用下围岩的稳定性

节理、断层等不连续面的存在造成岩体变形的不连续性并且这些不连续面对岩体变形、应力等力学行为造成重要的影响。在地震的作用下节理而可能张开、滑移。在有临空面时，节理岩体将表现出显著的几何非线性和大变形。对已有的非连续变形分析程序进行了改进，应用改进的程序模拟了节理岩体中隧洞开挖的过程以及地震荷载作用下隧道围岩的动力响应，并模拟了围岩的失稳和破坏过程，这有助于了解节理岩体中隧道围岩的变形和破坏机制。从计算结果可以看出，非连续变形分析方法可很好地模拟节理岩体中的隧道开挖过程以及地震荷载作用下围岩从稳定、失稳到破坏的全过程。     

裂隙岩质边坡渗流与非连续变形耦合过程分析

 裂隙岩体中的渗流–应力耦合作用是岩质边坡失稳的重要因素之一。离散裂隙网络(DFN)模型用于研究裂隙岩体渗流,具有概念简单、效率高、适用性强的优点,是研究裂隙岩体渗流问题最为有效的手段之一。非连续变形分析(DDA)方法是专门针对裂隙岩体的非连续特性提出的一种变形场求解方法,能够更加真实地刻画工程岩体。将DFN模拟和DDA方法结合起来,提出基于DDA-DFN的渗流–应力耦合模型,给出考虑裂隙渗流情况下岩体块体系统的瞬时平衡方程,用于研究裂隙岩体变形对渗流的影响和渗流–应力耦合作用下裂隙岩体的变形破坏特征。利用该耦合模型,对一大型水利水电工程边坡稳定性进行分析。结果表明,水库蓄水后,地下水大幅度抬升,渗流–应力耦合作用加剧,导致边坡裂隙岩体中的关键部位发生大变形甚至破坏,进而触发边坡的进一步失稳。实例分析验证了这种方法用于边坡稳定性分析的有效性。     

《岩石力学与工程学报》2004年1期EI收录论文(27篇)

No论文题目作者名页码1单轴拉伸条件下细观非均匀性岩石变形局部化分析及其应力-应变全过程研究周小平,张永兴,哈秋等1～62细观介质拉压比对岩石破坏过程的影响梁正召唐春安李连崇等7～113多体系统非连续变形的弹性及弹塑性分析方法(I)——基本原理黎勇冯夏庭栾茂田等12～164多体系统非连续变形的弹性及弹塑性分析方法(II)——数值算例黎勇冯夏庭栾茂田等17～235遥感-岩石力学(I)——非连续组合断层破裂的热红外辐射规律及其构造地震前兆意义吴立新刘善军吴育华等24～306围压对剪切带倾角影响的梯度塑性理论分析(英文)王学滨姚再兴潘一山3…     

关于DDA 中推导热应力问题公式的讨论

非连续变形分析 (ＤＤＡ)是近年来国际上流行的研究块体系统非连续变形和运动规律的新型数值方法。自 90年代以来 ,国内外众多学者对其理论和工程应用做了大量的工作。ＤＤＡ理论方面的进展有 :块体的内部细分 (子块体 )、裂纹扩展模拟、圆形颗粒体、节理膨胀、高阶位移函数、拉格朗日接触约束、变弹簧刚度法、旋转块体的控制以及有限元与边界元的耦合等。工程应用有 :岩石边坡稳定与加固、地下开挖、地基与基础、断裂模拟、块体的压实和碰撞、固流介质等。《岩石力学与工程学报》2 0 0 0年第 5期发表的王书法、朱维申的文章“节理岩体热应…     

基于黏聚区域模型的边坡渐进破坏过程强化有限元分析

剪切带非连续变形描述及剪切带扩展过程模拟是边坡渐进破坏过程分析的关键,基于黏聚区域模型及强化有限单元法提出一种剪切带渐进扩展过程模拟的有限元分析方法。首先,将剪切带两侧相对变形分解成分别由常规应变和附加应变确定的相对位移,提出具有弱非连续变形特征的剪切带变形等效强非连续变形描述方法,并采用黏聚区域模型表征剪切带应力和附加相对位移间的软化本构关系。其次,基于强化有限单元法描述强非连续变形,并构造相应的无厚度剪切带单元。在此基础上,提出剪切带渐进扩展模拟的有限元算法。算例表明,此方法不仅能够很好地模拟剪切带的应变软化特性,而且有效地克服了常规剪切带模拟具有的网格敏感性问题。     

新滩滑坡运动全过程的非连续变形分析与仿真模拟

简要介绍了非连续变形分析的基本原理，分析了新滩滑坡的工程地质特征和发展变化特征，并用非连续变形分析的方法对该滑坡运动的全过程进行了数值模拟，明确了其时空变化规律。非连续变形分析模拟结果表明，中部的姜家坡先发生滑动，继而对上部古滑体产生牵引作用，对下部古滑体产生推挤作用，导致新老崩积堆积区、毛家院和柳林地区的失稳，造成整体滑动。     

节理岩体变形分析与计算模型探讨

主要分析了岩体模型的简化,提出了均质节理岩体的本构模型,并在简单讨论了非连续变形数值分析方法的同时,讨论和分析了非连续变形计算力学模型的基本原理,它可以很精确地预测岩土工程中的变形和接触力分布及其整体稳定安全系数,并论证了它的合理性。     

数值流形法在地壳形变场分析中的可行性研究

阐述了数值流形方法是综合传统有限元和非连续变形分析的一种新的数值分析方法，对该方法的基本思想和地壳变形的力学特征进行了分析，讨论了该方法在地壳形变场的分析中的可行性，具有广泛的研究应用前景。     

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。     

三维块体系统非连续变形正分析模型

将非连续变形分析方法推广至三维，在一定的线性位移模式下，按最小势能原理建立三维块体非连续变形正分析模型，详细推导了荷载子矩阵，惯性子矩阵，位移约束子矩阵和接触子矩阵，给出了相应的公式和算例。     

土工构筑物和边坡工程发展综述——作用机理与数值模拟方法

结合我国土工构筑物和边坡工程的建设实践,主要针对近年来有关作用机理与数值模拟方法方面的研究 成果进行了讨论和总结,主要包括土工构筑物工作性态和变形时空发展规律、破坏机制和数值模拟方法、土-结 构接触特性和多体接触分析、土质边坡（支挡结构）稳定分析和安全评价等。论文重点介绍了一些数值计算新方 法在土工计算分析中的应用。     

三维DDA与有限元的耦合分析方法及其应用

发展了三维不连续变形分析(DDA)与有限元(FEM)耦合计算的力学模型。通过对三维块体进行有限单元网格剖分,采用有限元法来求解块体内部的位移场及应力分布,块体边界之间的接触则采用DDA方法来模拟,基于最小势能原理建立了三维DDA-FEM耦合方法的总体平衡方程,并详细推导了接触矩阵的表达式。在此基础上编制了相应的计算程序并将其应用到混凝土基础与地基相互作用的变形分析。计算结果表明了该耦合方法的有效性。     

非连续变形计算力学模型在岩体边坡稳定性分析中的应用

阐述了作者近期所发展的非连续变形计算力学模型（ＤＤＣＭＭ）的基本原理,并将其应用于一个典型岩体边坡的稳定性分析,可精确地预测边坡的变形和接触力分布及其整体稳定安全系数。通过与现有解答的对比分析,表明所得解答是合理的,所建议的分析方法是实用的。     

三维块体接触检索算法改进研究

 在三维非连续变形分析中,快速准确的块体接触检索算法是控制计算效率和分析结果正确性的关键因素之一。基于直接法和公共面法的思想,将接触类型归纳为点–面、边–边2种接触,并结合块体的外包围盒、块体切割面和接触继承对块体接触检索做进一步的改进。引入块体角点运动探针思想,对接触的正确性做进一步的识别,以确保块体的接触关系符合模型的力学运动要求,这弥补了以往接触算法中未考虑块体运动趋势的不足。该算法已在同济曙光三维块体分析软件中实现,算例结果表明,该算法具有良好的适应性、鲁棒性和可实现性,对于凸体和凹体均适用,能有效地解决现有方法存在的不足。