基于颗粒单元接触的二维离散-连续耦合分析方法

结合离散单元法与有限差分法发展了离散–连续耦合分析方法。在中心区域采用离散元分析,其周围区域采用有限差分法分析。采用离散元中颗粒接触计算模型计算离散–连续交界面处的颗粒与单元相互接触作用,在连续单元中接触点速度按型函数对交界面处的节点速度进行插值,将与颗粒的接触力按权值函数分配到交界面节点上。通过PFC和FLAC的Socket I/O接口,实现二维离散–连续耦合分析,并通过对二维算例分析,表明了该耦合分析方法的有效性。     

基于三维耦合有限-无限单元的深基坑变形分析

采用无限元模拟远场区域土体、有限元模拟临近基坑土体,提出深基坑开挖分析的有限元-无限元边界耦合分析方法,建立了三维耦合有限-无限单元的深基坑开挖模型,分析了支撑杆轴力变化与围护墙体的变形。并验证了无限元与有限元耦合分析的合理性。     

浅埋隧道地表锚杆预加固的空间数值计算模型及分析

本文采用三维锚杆单元,建立了地表锚杆预加固浅埋隧道的空间耦合数值分析模型,编制了空间弹塑性有限元－无限元－锚杆单元耦合程序,并对相关工程实例进行了分析计算,得出了一些对工程设计和工具有指导意义的结论。     

浅埋隧道地表锚杆预加固的空间数值计算模型及分析

本文采用三维锚杆单元 ,建立了地表锚杆预加固浅埋隧道的空间耦合数值分析模型 ,编制了空间弹塑性有限元—无限元—锚杆单元耦合程序 ,并对相关工程实例进行了分析计算 ,得出了一些对工程设计和施工具有指导意义的结论     

土—基础共同作用分析的有限元/无限元耦合方法模型研究

为考虑土—基础共同作用，建立了有限形无限元耦合方法分析模型。通过对同一结构体系分别应用有限元理论和有限形无限元耦合方法比较，研究了有限形无限元耦合体系中有限元范围在水平与竖向区域的不同取值对计算结果的影响，从而确定了有限元区域的计算范围。结果表明，有限形无限元耦合方法对于研究共同作用问题具有较高的精度和显著的经济性。     

滑坡稳定性分析中的耦合计算

针对滑坡的变形发展及破坏,提出了将经典的渗流力学和土力学相结合,建立合理耦合数学模型,准确模拟流固耦合的过程,介绍了耦合求解法中有限单元法的计算过程,在工程实际中具有重要的意义。     

压顶圈梁和支护桩的空间协同作用的分析

通过对压顶圈梁和支护桩的空间协同作用的分析 ,建立了圈梁与支护桩协同工作的简化计算模型 ,通过应用有限单元法将圈梁对支护桩的约束作用进行研究 ,对二者的相互作用提出了新的分析方法。     

岩石边坡稳定性与支护的数值分析及综合比较

 断层或节理裂隙等不连续面的切割导致岩体具有二重性——连续性和不连续性。由于目前还没有一种能考虑岩体二重性的实用的分析方法,所以对岩石边坡进行稳定性研究时应采用多种方法进行综合比较。采用有限单元法(属于等效连续介质力学方法)和块体单元法(属于不连续介质力学方法),对瀑布沟加里俄呷料场高边坡进行稳定性分析及支护研究。根据2种方法计算结果的综合比较分析,得到对该边坡的稳定性和支护方案的认识。研究结果还表明：若节理连通率的影响仅用强度参数表达,而在计算网格中不予考虑,则有限单元法和块体单元法得到的结果规律一致,且量值相差不大;由于块体单元法完全通过节理体现岩体的变形,而有限单元法则可考虑岩块的变形,所以有限单元法得到的位移值、屈服区及锚杆应力比块体单元法稍大。     

弹性层状体系的动力响应分析

本文首先将半无限弹性层状体系在空间上离散化,划分为若干个有限单元和无限单元的耦合,并推导了无限元的计算公式;进而又将动力问题在时间上加以离散,提出了逐步求解弹性系统运动方程的算法;最后利用编制的程序对半波正弦荷载作用下层状体系的动力响应进行了计算和分析.结果表明,文中所提出的方法计算精度高,稳定性好,运行速度快,是一种有效的计算弹性层状体系动力响应分析的实用方法.     

有限元和无限元耦合分析方法及其在基坑数值分析中的应用

本文将有限元和无限元耦合分析方法应用于基坑性状的数值分析研究,给出了二维八结点无限元的位位函数和形函数;接着将这种方法与纯有限元方法的计算结果进行了比较分析,说明有限元与无限元耦合分析方法具有精度高、计算量小等优点,并为解决岩土工程中通常常的有限元分析中‘计算范围和边界条件不易确定'的困难提供了一种有效手段。     

有限覆盖无单元法在裂纹扩展数值分析问题中的应用

有限覆盖无单元法是一种基于有限覆盖技术和无单元法的数值计算方法。有限覆盖技术是数值流形方法的基础,由于数值流形方法具有统一处理连续与非连续问题的能力,而无单元法的前处理比较简单。因此有限覆盖无单元法综合了数值流形方法与无单元方法的优点,能够更有效地处理非连续性问题。本文简要阐述了有限覆盖无单元法的基本理论,着重将这种方法应用于应力强度因子计算和裂纹扩展模拟问题。若干算例数值计算结果表明了这种方法的有效性。     

无限层土地基板沉降分析

为了分析矩形薄板与无限层土地基的静力相互作用,采用板单元和无限层土地基单元,建立了板单元和无限层土地基单元半解析位移函数,在水平方向解析,在竖向进行离散化,将三维相互作用的问题简化为一维数值计算问题,编制的程序简单,收敛速度快,计算精度高,大大减少了计算工作量.数值计算表明,半解析单元法是分析无限层土地基沉降的实用方法.     

三维多向映射无限元及其在道路工程中的应用

 首先在三维单向映射无限元的基础上, 提出了一种能从多个方向延伸到无穷远的多向映射无限元, 然后将其应用到路面结构的非线性数值分析中, 结果表明, 它们能很好地与三维等参数有限单元和单向映射无限元耦合, 且具有节点数目少、精度高、无需改动单元形状和便于网格自动形成等诸多优点。     

加锚固体的三维复合单元模型研究

首先提出了复合单元的概念，然后将其应用于建立砂浆固结锚杆的分析模型。该模型考虑了岩体、砂浆、锚杆、岩体/砂浆接触面，砂浆/锚杆接触面等多重介绍，借助阶谱的概念，复合单元可以纳入常规有限单元法分析中去，当某单元不含锚杆时，即退化为常规有限单元。应用该模型进行加固布设优化分析，当单元内锚杆的数量与方向改变时，计算网格无需变化，从而为大规模三维复杂结构计算分析的前处理提供较大便利，模型在有限单元软件CORE3中实现，并提供了计算实例。     

有限单元法之梁柱单元的屈曲分析精度

梁柱单元是有限单元法的重要单元形式,在结构工程分析与设计中应用广泛。其弹性计算的精度虽已被广泛认可,但在非线性分析情况下的精度却未引起结构工程师的充分重视。屈曲分析作为检验基准,通过理论推导,研究了Euler-Bernoulli梁柱单元在不同端部约束和不同单元划分时的计算精度,指出梁柱单元在某些端部约束较强而单元又无细分的情况下计算精度很低,并建议在进行结构整体屈曲分析时梁柱构件应至少保证两段等分的单元划分。     

水工结构的块体元和有限元耦合分析方法

据虚功原理,提出了三维高阶段谱弹粘塑必块体元和有限元的耦合分析方法,两种不同类型单元的耦合是通过单元之间结构面的变形协调来实现的,运用该方法计算一个水工结构典型算例,并与弹粘弹性有限元方法的计算结果进行了对比,验证了所提出了耦合分析方法的正确性和有效性,块体元和有限元的耦合分析方法兼具块体元法和有限元法的优点,前处理简单,特别适合于复杂地质条件下的水工及岩土工程结构的变形和稳定分析。     

复合单元法在地下厂房岩壁吊车梁中的 应用与验证

 针对某水电站地下厂房岩壁吊车梁,进行复合单元法和普通有限单元法的比较计算。研究的重点是岩壁吊车梁与围岩的接触面、锚杆与围岩的接触面以及锚杆穿越岩壁吊车梁与围岩接触面等部位,并且考虑地下厂房开挖施工、吊车梁安装和运行的过程。比较复合单元法和普通有限单元法的计算特点与计算效率,研究结果表明：在离散模拟加锚节理岩体方面,复合单元法和普通有限单元法的结果非常接近;复合单元法能给出更多应力–应变的细节,且前处理更加简便。研究结果还表明：由于复合单元法以大量的计算代替前处理工作,因此计算时间大为增加。     

加锚岩体的三维复合单元模型研究

首先提出了复合单元的概念，然后将其应用于建立砂浆固结锚杆的分析模型。该模型考虑了岩体、砂浆、锚杆、岩体/砂浆接触面、砂浆/锚杆接触面等多重介质。借助阶谱的概念，复合单元可以纳入常规有限单元法分析中去。当某单元不含锚杆时，即退化为常规有限单元。应用该模型进行加固布设优化分析，当单元内锚杆的数量与方向改变时，计算网格无需变化，从而为大规模三维复杂结构计算分析的前处理提供较大便利。模型在有限单元软件CORE3中实现。并提供了计算实例。     

裂缝分析的叠单元法研究

 裂缝是影响结构正常工作性态的重要因素。提出裂缝分析的叠单元法,首先,对于含裂缝的结构,将其离散成不含裂缝的整体网格和裂缝附近区域的局部网格,整体网格和局部网格相互独立。然后,将整体网格和局部网格叠加,在局部网格覆盖范围内,直接采用有限单元法;在局部网格覆盖范围以外,则以整体网格为准,在完整单元上直接采用有限单元法,在残缺单元上采用数值流形技术。最后,在局部网格边界面上施加罚刚度,以实现其与整体网格的耦合。算例分析结果表明,该方法前处理较简单,计算精度较高,适合于裂缝动态扩展过程模拟。     

支护结构中杆系有限元法计算的新模式

阐述了目前在支护结构中采用杆系有限单元法计算模式存在的问题 ,提出了杆系有限单元法计算的新模式 ,使其在理论上趋于完善 ,结构计算结果更符合实际。