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岩土工程数值分析方法对于研究复杂的岩土介质与多变的施工措施是一种得力的方法,比传统的解析方法、室内试验方法、模拟试验方法、现场试验方法等具有无可替代的优越性。按岩土工程数值方法的历史发展、作用及发展方向,将其分为4个层次：作为一种高级计算器,直接为某个具体岩土工程的设计服务,对该岩土工程在各种极端设计工况下进行安全性、稳定性的计算分析;作为一种强大的、无与伦比的模拟分析器,对复杂工况条件下复杂岩土工程的各种不利因素的相互作用、相互影响、耦合效应等进行模拟分析;作为一种无成本、可重复的多功能试验机,探索具体岩土工程的稳定机制或某工程措施的加固机制;作为岩土工程数值方法的终极目标,对数值分析方法进行二次开发——研发智能化、快速化、简便化的新型数值分析工具。对这4个层次进行了讨论,并对每个层次进行举例说明。 相似文献
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离散元法及其在岩土工程中的应用综述 总被引：16，自引：0，他引：16
离散元法是基于不连续性假设的数值方法,它特别适合于求解节理岩体中的非连续性问题。在介绍离散元法基本原理的基础上,着重对离散元法在岩土工程领域的应用现状作了叙述和分析,并对其发展趋势进行了探讨。 相似文献
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自然单元法(NEM)是较近出现的一种无网格方法,其形函数兼有无网格的特点和传统有限元的优点,是一种理想的适合岩土工程问题计算的新型数值方法。介绍了自然单元法的基本原理和特性,并讨论了其在岩土工程中的具体应用。将Goodman单元引入自然单元法以实现对不连续面的模拟,研究表明,在NEM中加入节理单元的总体原则和具体的实施细节与FEM中完全相同;而在一般的无网格方法中,则稍微复杂一点。为了实现对岩土工程中常见的无限域或半无限域问题的模拟,引入了无界单元;由于自然单元法的特性,自然单元法和无界元可实现无缝“耦合”。具体的数值算例验证了上述思路。 相似文献
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水是影响岩土工程安全性的活跃因素,开挖是岩土工程中常见的工程作用,作为一种较新的数值方法,数值流形方法在这两方面的研究仍然较少,影响了数值流形方法在实际工程中的应用。针对结构面可能承受三种不同类型的水压力作用,分别给出了相应的计算公式以计算水压力对岩体结构的影响。数值方法中常删除开挖区域块体和单元的做法模拟开挖,这种处理方法易于描述且物理意义明确,相应的算例表明将它引入数值流形方法之后,数值流形方法能够合理地模拟开挖后的围岩变形,扩展了数值流形方法的应用范围并为更深入研究流形方法奠定了基础。 相似文献
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基于Hardin曲线的土体边界面本构模型在ADINA软件中的实现 总被引：1，自引：0，他引：1
为了提出一种适合于岩土地震数值模拟的土体本构模型,基于土体动应力-应变关系的Hardin曲线及其在非等幅往返荷载下的Pyke修正,采用von Mises准则在偏应力平面上构造边界面,以反向加载点和当前应力点的连线在边界面上投影的比例作为硬化参数,推导了塑性硬化模量并给出该边界面本构的具体增量表述。在有限元软件ADINA中通过自定义材料的二次开发实现了该本构模型,并利用动三轴试验对该本构模型进行了验证。数值模拟与试验结果的对比表明,本构模型能如实反映土体的应力-应变关系。针对实际工程场地的地震反应,应用边界面本构模型在ADINA中进行了二维数值模拟,与SHAKE91的计算结果进行了对比,说明了该本构模型应用于岩土地震工程问题的合理性。 相似文献
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《岩土力学》2017,(Z2):33-40
有限单元法(FEM)作为强大的数值分析技术广泛应用于岩土工程结构数值模拟。由于传统有限元的单元形状局限性以及岩土工程模型的复杂性(分层施工模拟、复杂材料分区等),较难编制通用的高质量网格剖分算法,使得模型网格生成消耗整个分析过程的大部分时间,阻碍快速自动化分析进程。采用四叉树网格剖分技术,联合非线性多边形比例边界有限元(PSBFEM)方法,发展了一种可用于岩土工程结构的快速建模和数值分析方法。对某心墙坝进行了静动力数值模拟,并与传统有限元结果对比验证了其正确性。研究表明,文中方法具有使用简便、网格灵活、生成速度快、质量高等特点,可以大幅降低累赘繁琐的人工干涉,为工程结构快速设计–优化提供有力的技术手段。该方法扩展至三维结构将具有更大的研究价值和工程意义。 相似文献
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对岩土工程数值分析的几点思考 总被引：6，自引：1，他引：5
首先,介绍了笔者对我国岩土工程数值分析现状的调查结果及分析,然后,分析了采用连续介质力学分析岩土工程问题的关键,并讨论分析了岩土本构理论发展现状,提出对岩土本构理论发展方向的思考,最后对数值分析在岩土工程分析中的地位作了分析。分析表明,岩土工程数值分析结果是岩土工程师在岩土工程分析过程中进行综合判断的重要依据之一;采用连续介质力学模型求解岩土工程问题的关键是如何建立岩土的工程实用本构方程;建立多个工程实用本构方程结合积累大量工程经验才能促使数值方法在岩土工程中由用于定性分析转变到定量分析。 相似文献
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岩土工程数值计算中的无网格方法及其全自动布点技术 总被引：14，自引：3，他引：11
自然单元法采用无网格的思想全域构造插值函数,它的求解精度高,计算时间少,可准确地施加边界条件,兼具有无网格法和有限单元法的优点和特点,是一种理想的用于岩土及地下工程分析计算的数值方法。文中简要地介绍了自然单元法的基本理论,并针对岩土及地下工程问题特点,给出了一种无网格离散点的全自动布置方法。 相似文献
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变形监测在工程、施工、运行各阶段均发挥着重要的作用,是确保岩土工程施工、运行安全必不可少的技术措施,是完善岩土工程设计方法的关键性环节和施工、运行技术决策的重要依据。传统的人工监测方法费时费力且监测频次和结果均难以保证。一种基于公用电话网和GPRS网络的数码监测无线传输方法及其装置,通过基于公用电话网的数据采集通信设备,由主控计算机通过无线传输配套软件,设置、控制监测现场的数据采集仪,并将监测结果通过GPRS网络无线传输至主控计算机,从而实现无人值守条件下的岩土工程变形数码遥测。该装置结构简单、精度和自动化程度高、误码率底、稳定性好,监测结果也更为准确、稳定、直观,使岩土工程变形监测不再艰苦和繁重,尤其适用于环境艰苦、条件恶劣等地的自动化遥测。 相似文献
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岩土工程可靠度分析中,功能函数往往呈隐式且具有强非线性性质,而目前最为实用的矩方法,如JC法、二次二阶矩法,主要适用于显式功能函数情形。为此,将高效的统计矩估计方法和可靠度分析的高阶矩法相结合,提出了一种岩土工程可靠度分析的改进四阶矩方法。首先,通过引入变量的独立化变换和线性变换将功能函数转换为参考变量的函数,并结合多变量函数的单变量降维近似方法和参考变量计算节点与权系数的确定方法,建立了功能函数前四阶矩的高效点估计法。然后,将上述统计矩与立方正态变换假设相结合,提出了易于实现的岩土工程可靠度分析的改进四阶矩方法。最后,由数学算例验证了统计矩估计方法的效率和精度,并通过经典的岩土工程算例验证了建议的改进四阶矩方法具有高效率、高精度且操作简单等特点。 相似文献
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数值流形法（numerical manifold method）是一种新型的数值计算方法,已成功应用于岩土工程的诸多领域,但该方法尚未应用于岩土工程蠕变分析。近年来对高阶流形法的研究表明,对复杂的岩土工程问题,使用高阶覆盖函数可明显提高流形法的计算精度。为此,开展了用高阶流形法模拟蠕变的研究,在高阶流形法中引入“时步-初应变”法计算蠕变,以广义开尔文体为基础,推导了相关的计算公式,并编制了相应的计算程序,同时还通过算例,验证了方法的可行性和合理性。结果表明,高阶流形可以方便地与“时步-初应变”法结合用于蠕变计算,可较好地模拟蠕变变形。算例分析表明,在不改变网格密度情况下,仅通过采用高阶覆盖函数,高阶流形法可大幅提高传统流形法的计算精度。 相似文献
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针对岩土及地下工程结构的特点,基于修整后的位移型Reissner泛函中引入独立转动场的变分原理,转动场采用结点真实转角来插值。结合平面四结点单元讨论了有效附加非协调位移的合理形式,引入适用于任何四边形单元的非协调位移函数,建立了一种带转动自由度的平面四结点内参型非协调元模型,给出了相关数值计算列式。四结点单元能通过分片检验,并易于与带转动自由度的梁单元相容,对若干算例及地下隧洞工程实例计算的数值结果表明,采用所建的计算模型,具有较高的计算精度,为岩土及地下工程结构计算提供了一种理想的数值分析方法。 相似文献
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Simulation of frictional contact between soils and rigid or deformable structure in the framework of smoothed particle hydrodynamics (SPH) is presented in this study. Two algorithms are implemented into the SPH code to describe contact behavior, where the contact forces are calculated using the law of conservation of momentum based on ideal plastic collision or using the criteria of partial penetrating. In both algorithms, the problem of boundary deficiency inherited from SPH is properly handled so that the particles located at contact boundary can have precise acceleration, which is critical for contact detection. And the movement and rotation of the rigid structure are taken into account so that it is easy to simulate the process of pile driving or movement of a retaining wall in geotechnical engineering analysis. Furthermore, the capability of modeling deformability of a structure during frictional contact simulations broadens the fields of SPH application. In contrast to previous work dealing with contact in SPH, which usually use particle‐to‐particle contact or ignoring sliding between particles and solid structure, the method proposed here is more efficient and accurate, and it is suitable to simulate interaction between soft materials and rigid or deformable structures, which are very common in geotechnical engineering. A number of numerical tests are carried out to verify the accuracy and stability of the proposed algorithms, and their results are compared with analytical solutions or results from finite element method analysis. Good agreement obtained from these comparisons suggests that the proposed algorithms are robust and can be applied to extend the capability of SPH in solving geotechnical problems. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献