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扩展有限元法在重力坝断裂分析中的应用研究
引用本文:董玉文,任青文,余天堂.扩展有限元法在重力坝断裂分析中的应用研究[J].土木与环境工程学报,2008,30(3).
作者姓名:董玉文  任青文  余天堂
作者单位:1. 重庆交通大学河海学院,重庆,400074
2. 河海大学土木工程学院,南京,210098
基金项目:国家自然科学基金,国家自然科学基金委员会、二滩水电开发有限责任公司雅砻江水电开发联合研究基金
摘    要:扩展有限元法是近年来发展起来的分析不连续问题(特别是断裂问题)的一种有效方法。介绍了扩展有限元法的基本原理,给出了采用扩展有限元法进行裂纹扩展分析的方法,最后采用扩展有限元法模拟了混凝土重力坝坝踵裂缝扩展过程,分析了其变形、应力场分布规律。算例表明扩展有限元法在进行断裂分析时克服了常规有限元法的缺点,避免了常规有限元法在分析断裂问题时繁琐的前处理过程,不需要裂纹面与有限元网格一致,不需要在裂缝周围布置高密度网格,模拟裂纹扩展过程时不需要不断地重新划分网格,展示了扩展有限元法在大坝开裂分析中的独特优势。

关 键 词:扩展有限元  重力坝  断裂  裂缝扩展

Application of Extended Finite Element Method to Fracturing Analysis of Gravity Dam
DONG Yu-wen,REN Qing-wen,YU Tian-tang.Application of Extended Finite Element Method to Fracturing Analysis of Gravity Dam[J].Journal of Civil and Environmental Engineering,2008,30(3).
Authors:DONG Yu-wen  REN Qing-wen  YU Tian-tang
Abstract:The extended finite element method(XFEM) presented in recent years is a new and effective method for discontinuity analysis,especially fracture problem analyses.The basic XFEM principle is introduced and the technique for fracture analysis is presented.The fracturing process of a gravity dam is simulated by XFEM,and the rules of stresses and displacements distribution are analyzed.Compared with the classical finite element method,the crack growth in the gravity dam can be modeled by XFEM without making the crack surface associate with the finite element mesh and setting dense mesh near the crack tip as well as remeshing after crack growth.The cumbersome work and disadvantages in conducting fracturing analysis by the finite element method thus can be avoided.The predominance of this method for dam fracturing analysis is displayed.
Keywords:extended finite element method  gravity dam  fracture  crack growth
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