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1.
为了充分发挥有限元与颗粒离散元各自的优势,提出了一种由有限元转化为颗粒流的方法。数值模型首先用较粗的有限元网格进行离散,并在单元上引入连续介质本构模型。力学计算开始后,实时跟踪各单元的应力状态。一旦某单元的应力满足Mohr-Coulomb准则或最大拉应力准则,删除该单元,同时创建具有一定数目、随机分布且微嵌入的颗粒簇。其后,该单元所在区域的非连续变形及失稳断裂由颗粒簇演化获得。各颗粒的质量、材料参数、速度、位移、接触力等信息根据插值从有限元单元中继承。为了实现有限元与颗粒流接触面的耦合计算,引入了点-棱（二维）及点-面（三维）接触模型,通过法向及切向弹簧实现接触力的计算。颗粒球与有限元板的碰撞分析、单轴压缩、岩石切割等案例展示了上述方法的精确性及合理性。 相似文献
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采用弹塑性有限元法,结合岩土体结构特征,应用接触单元模拟桩土之间的不连续面,分别对单桩传统静载加载方式和自平衡加载方式进行数值模拟。自平衡加载方式的数值模拟结果与实际自平衡测试结果吻合较好,说明选取的模型和参数比较合理。进而采用此模型和参数,对传统静载加载方式进行数值模拟,得出桩上部荷载传递过程中桩及桩周岩土体应力及位移,求出各单元的应力应变,确定出桩侧法向应力,结合桩土之间摩擦试验的参数,根据莫尔-库仑理论求出桩侧摩阻力。最后将有限元数值模拟和自平衡实测侧摩阻力值进行对比,验证了在选用合理的模型和物理力学参数的基础上,有限元计算的侧摩阻力值和实测值较吻合,通过有限元方法计算获得的单桩侧摩阻力值具有一定的可借鉴性和实用性。 相似文献
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土力学的现状及其数值分析方法中某些问题的讨论 总被引：8，自引：0，他引：8
概括性地论述了土力学目前的状况,指出土力学仍然处于半理论、半经验的发展水平。论述了土力学数值分析方法在工程应用中存在的问题,并对如何正确地使用土力学的数值分析方法和改变土力学数值分析在工程应用中的不利状况进行了讨论。另外,就如何改善这种状况提出了一些措施。从这些讨论可以得到以下结论,土力学还处于发展的初期阶段,随着土力学的理论及其数值分析方法的不断发展,以及其使用经验的不断积累,计算土力学在工程实践中将会得到越来越多的应用,它必将成为岩土工程分析中的有力工具。 相似文献
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土力学的发展和土工离心模拟试验的现状 总被引：1，自引：0，他引：1
本文首先叙述了土力学的发展历史和现状,土力学和岩土工程的特点和复杂性;指出要很好地解决土力学和岩土工程问题,光靠现有的土力学理论和近代的数值计算方法是不够的。离心模拟试验由于可以重现现场的应力水平,从而可以较好地预测岩土工程的工作状况,以及方便地验证某些土力学理论,因此获得了广泛的应用。但是离心模拟试验不是排斥而是补充现存的研究手段,同时,在试验技术上,它还有许多地方需要完善和发展。 相似文献
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在现有几种锚杆数值分析方法的基础上,对考虑了浆体切向受力性态的三维锚杆单元理论及其应用进行了研究,编制了三维锚杆有限元计算程序,并结合例子对浆体锚杆的变形、应力规律进行了分析。计算结果显示了模型的可靠性和实用性。 相似文献
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接触摩擦问题的数值模拟 总被引：3，自引：1，他引：2
无网格伽辽金法(EFGM)可脱离单元的概念,特别适合岩体裂纹面的接触摩擦分析。基于EFGM,在裂纹面引入罚参数,通过迭代计算,得到裂纹面真实的应力状态,从而模拟闭合裂纹的粘接、滑移和张开行为,数值结果表明该方法是合理可行的。 相似文献
8.
有限元数值计算方法在岩土工程中已有较多的应用,但在水平受荷桩分析计算中的应用尚不普遍。有关水平受荷桩土体系水平承载力及变形的数值模拟方法少有文献报道。采用有限元数值模拟方法来研究水平受荷桩土体系的水平位移。首先简要分析了水平受荷桩的主要计算方法及原理。然后,基于ABAQUS软件建立了桩土系统二维及三维的有限单元模型,分别通过按现行规范推荐的m法和按Poulos的弹性理论法计算的两个算例,将数值计算方法与解析方法进行了对比计算分析。有限元数值计算结果与解析解基本吻合,说明了所采用有限元数值模拟方法的可靠性及有效性。 相似文献
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以60年代末土工计算领域中引入有限单元法为标志,建立在现代计算技术上的土力学的重要分支——计算土力学的发展已有20年的历史了。20年来,从简单的弹性分析到非线性弹性分析、弹塑性分析和大变形分析,从单一问题的分析到渗流和变形耦合问题的分析,从静力荷载到振动和冲击荷载,数值分析已广泛深入到土工问题的许多领域。 相似文献
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面向对象方法在Biot固结有限元程序中的应用 总被引：2，自引：0，他引：2
面向对象程序设计方法应用于有限元程序编制带来了相当大的优越性。但迄今为止，这种方法在岩土工程中的应用实例很少。至于用面向对象方法进行土力学中常见的Biot固结有限元分析软件的开发，尚未见报道。现将面向对象有限元方法引入Biot固结有限元程序编制中，用C＋＋语言编制中一个Biot固结有限元程序实例。和结构化程序设计方法相比较，采用面向对象方法进行Biot固结有限元程序的编制，使程序的可维护性、可再生性、可扩充性和程序开发的效率都得到了很大的提高。指出将面向对象程序设计方法引入了Biot固结有限元程序的编制等岩土工程的数值计算领域，是今后的发展方向。 相似文献
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This is a summing-up report based on 48 papers on the applications of numerical method to soil mechanics. Recently, there is a new development of coupling of finite element with other numerical ones in soil mechanics. The dynamic numerical analyses have found further application to nonlinear stress-strain relationship, effective stress, and three dimensional problems. The suitable contact element or conjunct element could be used for contact conditions in finite element calculation. It is an important direction to combine usual numerical method with probabilistic method, which has been used in evaluations of consolidation effect, slope stability, dam, seepage, deformation calculation, interaction, and the performance analyses of pole and foundation. 相似文献
12.
门架式双排抗滑桩的弹塑性模型与计算分析 总被引：3，自引：0，他引：3
门架式双排抗滑桩的计算模型大部分将桩排间岩土体视为弹性材料,而岩土体为弹塑性材料,使得抗滑桩内力、位移计算结果与实际情况相差较大。假设桩排间岩土体为弹塑性材料,提出一种弹塑性计算模型,该模型将桩排间岩土体看作线弹性单元和塑性单元的组合,根据结构力学知识、土的本构关系和数值分析方法建立一种计算前后排抗滑桩内力的计算方法。首先,由已知的桩顶位移,并结合结构力学位移法求出桩间土总应力。根据Lade-Duncan模型导出这两个单元的基本参数,然后,结合数值分析方法计算出抗滑桩的内力,最后,结合工程实例,运用ANSYS有限元软件进行计算分析,得出门架式双排抗滑桩的内力图。对比监测数据和弹性模型计算结果表明,弹塑性模型的计算结果比弹性模型更加接近监测值。 相似文献
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水流冲刷对桩基承载性状影响的数值模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
利用三维有限元耦合数值模型,对水流冲刷作用下桩基础从低承台向高承台的变化过程中承载性状变化的数值模拟方法进行探讨,得出一种较为理想的模拟方法,对于复合地基中的水流冲刷问题及类似桩-土相互作用中的开挖问题的数值模拟有一定的参考价值。结合工程实例,说明工程计算中简单按高承台计算来考虑水流冲刷作用对桩基承载性状的影响是不准确的。通过调整接触面单元和土体单元刚度,更全面地分析了不同条件下冲刷后桩基承载性状的变化规律,说明冲刷后土体有明显的回弹效应,工程计算中不能简单忽略。 相似文献
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降雨入渗条件下非饱和路堤变形与边坡的稳定数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
对于常常处于非饱和状态的路堤在降雨入渗条件下变形问题的数值模拟研究,由于涉及到非饱和土力学,一直是个热点和难点。现有的强度折减有限元法一般仅对强度指标进行折减,但折减后得到的路堤变形场与实际变形场存在一定差异。论文分析认为,在降雨入渗影响下非饱和路堤不仅强度参数会降低,而且变形参数也会随着应力水平和强度参数的变化而变化。采用基于变模量的弹塑性强度折减法,对不同降雨入渗深度下路堤的变形规律进行数值模拟,并与室内模型试验结果进行比较;同时采用强度折减法和极限平衡法中的Bishop法,分析了不同降雨入渗深度对非饱和路堤稳定性和滑弧变化特征的影响规律。 相似文献
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Numerical studies of anchored sheet pile wall behavior constructed in cut and fill conditions 总被引：1，自引：0，他引：1
The construction of sheet pile walls may involve either excavation of soils in front or backfilling of soils behind the wall. These construction procedures generate different loading conditions in the soil and therefore different wall behavior should also be expected. The conventional methods, which are based on limit equilibrium approach, commonly used in the design of anchored sheet pile walls do not consider the method of construction. However, continuum mechanics numerical methods, such as finite element method, make it possible to incorporate the construction method during the analyses and design of sheet pile walls. The effect of wall construction type for varying soil conditions and wall heights were investigated using finite element modeling and analysis. The influence of construction method on soil behavior, wall deformations, wall bending moments, and anchor forces were investigated. The study results indicate that walls constructed by backfill method yield significantly higher bending moments and wall deformations. This paper presents the results of the numerical parametric study performed and comparative analyses of the anchored sheet pile walls constructed by different construction methods. 相似文献
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Traditional approaches in contact mechanics demand complicated search algorithms at the interface between the contacting bodies. Recently, a new contact method based on the concept of a third medium has been developed, which overcomes the drawbacks of conventional contact mechanics techniques. This new scheme is based on a space filling mesh, in which the contacting bodies can move and interact. The ability and accuracy of this method in predicting displacements, as well as the contact forces, is validated by solving selected numerical examples. The potential merits of this method for analysing geotechnical problems by the finite element method are addressed. 相似文献
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考虑强度各向异性的边坡稳定有限元分析 总被引：1，自引：0，他引：1
天然沉积的土层总是表现出一定程度的强度各向异性,但现有的边坡稳定有限元分析极少考虑各向异性的影响。对大型有限元软件ABAQUS进行二次开发,使其能够考虑土体黏聚力随大主应力方向的变化,动态更新增量迭代求解过程中边坡不同位置处的抗剪强度,进而提出具备安全系数自动搜索功能的各向异性边坡稳定分析方法。计算结果表明,均匀边坡的有限元解与极限分析上限解相差很小。如果采用土体固结方向的黏聚力并按各向同性评价缓坡的稳定性,可能严重高估安全系数,尤其是在黏聚力较高的情况下。与极限分析不同,建立的强度更新有限元模型能够分析成层边坡的稳定性。 相似文献
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This paper outlines the development as well as implementation of a numerical procedure for coupled finite element analysis of dynamic problems in geomechanics, particularly those involving large deformations and soil-structure interaction. The procedure is based on Biot’s theory for the dynamic behaviour of saturated porous media. The nonlinear behaviour of the solid phase of the soil is represented by either the Mohr Coulomb or Modified Cam Clay material model. The interface between soil and structure is modelled by the so-called node-to-segment contact method. The contact algorithm uses a penalty approach to enforce constraints and to prevent rigid body interpenetration. Moreover, the contact algorithm utilises a smooth discretisation of the contact surfaces to decrease numerical oscillations. An Arbitrary Lagrangian–Eulerian (ALE) scheme preserves the quality and topology of the finite element mesh throughout the numerical simulation. The generalised-α method is used to integrate the governing equations of motion in the time domain. Some aspects of the numerical procedure are validated by solving two benchmark problems. Subsequently, dynamic soil behaviour including the development of excess pore-water pressure due to the fast installation of a single pile and the penetration of a free falling torpedo anchor are studied. The numerical results indicate the robustness and applicability of the proposed method. Typical distributions of the predicted excess pore-water pressures generated due to the dynamic penetration of an object into a saturated soil are presented, revealing higher magnitudes of pore pressure at the face of the penetrometer and lower values along the shaft. A smooth discretisation of the contact interface between soil and structure is found to be a crucial factor to avoid severe oscillations in the predicted dynamic response of the soil. 相似文献
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针对重力式挡土墙墙后分层填土对墙身受力影响的问题,深入研究分析墙背土压力动态变化值及规律性,利用大型通用有限元分析软件ADINA,建立了平面应变单元及墙、土接触单元的有限元计算模型,并且综合考虑墙后回填土Mohr-Coulomb材料本构模型,初始地应力场平衡、墙后回填土分层碾压填筑,设置墙、土之间的接触受力进行有限元分析计算,最终采用库仑主动土压力理论计算、预埋土压力仪器监测与有限元仿真计算结果进行对比分析,能够准确地反映墙后回填土因分层填筑而导致土压力变化的规律及三者偏差幅度规律,为同类重力式挡土墙在土基上的设计和施工提供科学的技术支撑和经验参考。 相似文献