基于强度折减法的边坡安全系数影响因素分析

针对分层边坡,首先探讨了网格密度和边界范围对安全系数的影响,然后研究边坡最上一层土的剪胀角、弹性模量、泊松比及抗拉强度发生变化对边坡稳定性的影响及边坡变形特征.研究结果表明:网格密度对边坡的安全系数影响较大,当网格尺寸为1.0m时,求得的精度较高;分层边坡最上层土的剪胀角变化对边坡的安全系数影响明显,同时边坡发生变形破坏时对水平位移影响较大;弹性模量和泊松比对边坡变形的影响较小,抗拉强度基本上不影响边坡的稳定性.     

基于有限差分程序基础上的边坡安全系数及其影响因素研究

目的通过运用快速拉格朗日法(FLAC法)确定边坡安全系数,进而对其影响因素进行分析.方法以澳大利亚计算机应用协会(ACADS)的典型考题1(a)为基础,采用有限差分程序FLAC程序对边坡进行安全系数的求解,并将该结果和与ACADS给出的参考答案进行比对以验证FLAC法的准确性;同时,分别对该边坡施加500 Pa、1 000 Pa、1 500 Pa、1 800 Pa、2 000 Pa、2 300 Pa的孔隙水压力,以及取X方向网格数目为102、56、26、16时,得到对应条件下的安全系数值,判定边坡的影响因素.结果不同的孔隙水压力对于边坡的安全系数得结果是有影响的,且这种影响具有临界值,当孔隙水压力超过这个临界值时其影响较大;不同的网格数目对确定边坡的安全系数计算也有一定影响,但二者并非呈线性关系;不同的边界范围影响到边坡安全稳定性,但边界范围之内的计算得到的滑动面,边界范围的大小对计算结果影响有限.结论采取不同的孔隙水压力和网格数目时,对边坡的安全系数计算还是有影响的,分析结果对于解决工程实例中的边坡安全稳定具有重要意义.     

基于自适应网格的结构拓扑优化

研究了基于自适应网格技术的结构拓扑优化.采用有限元离散设计域,单元节点密度作为设计变量.优化迭代过程中,根据设计域密度场信息对结构网格进行自适应加密和稀疏,使得材料分布边界处的网格加密,远离材料边界处的网格稀疏.同时,优化设计变量空间也随着网格的变化而变化.给出了拓扑优化中网格自适应加密和稀疏的准则,以及网格变化时结构密度场更新算法.算例结果表明提出的拓扑优化策略可以减少结构分析和优化求解的计算量,在同等结构分析和优化求解计算量下能够得到更好的拓扑结果.     

稳定性分析方法对均质土坡计算结果的影响

以一均质土坡为例,分别采用瑞典法、毕肖普法、简布法等极限平衡法以及有限元强度折减法计算该土坡的稳定性.研究了土条数目对条分法、网格密度对强度折减法的影响;并对这几种土坡稳定性分析方法的计算结果进行了对比分析,结果表明:极限平衡法和有限元强度折减法两类方法计算得到的安全系数和滑动面基本一致,极限平衡法得到的安全系数偏安全;各方法计算的模型划分得越精细,得到的安全系数越小,但随着精细程度的增加,安全系数减小的趋势趋缓.     

块体表面裂纹应力强度因子有限元方法研究

研究三维表面裂纹建模及其计算精度问题. 采用有限元方法,对奇异单元和J积分两种求解裂纹强度因子方法的计算精度进行研究,并进一步研究了计算精度对网格密度和网格形式的依赖程度. 研究发现,对奇异单元法而言,影响计算结果准确度的主要原因是裂纹尖端区的尺寸,网格密度的影响不大;对J积分法而言,网格形式和网格密度的影响都不大,适合处理复杂结构的应力强度因子计算.     

基于FLAC3D强度折减法的边坡稳定性研究

目的针对影响边坡稳定的几个关键因素:粘聚力、坡角、内摩擦角和土体密度,分析各种影响因素对边坡稳定性的影响程度。方法利用FLAC3D数值计算方法,模拟计算出特定结构中各因素变化时的安全系数,并分析了各个影响因素对安全系数的影响程度。结果计算结果表明,对于边坡坡角变化范围较小的情况下,在粘聚力、坡角、内摩擦角、土体密度4个主要影响因素中,粘聚力对边坡安全系数影响最大,土体密度影响最小。结论说明黏聚力对边坡稳定性的影响最大。     

重载钢轨磨耗预测模型及接触斑网格密度研究

基于车辆-轨道耦合动力学及轮轨滚动接触分析,结合材料磨损理论建立了钢轨磨耗预测模型,编制了计算程序,可实现钢轨磨耗具体分布及发展的定量预测分析.鉴于轮轨接触斑离散化网格密度在预测模型中的显著影响作用,从接触力、磨耗分布等方面对这一因素的影响机理进行分析,探讨合理的接触斑网格密度.研究结果表明:网格密度不影响计算结果的正确性,但是稀疏的网格密度得到的蠕滑力及磨耗分布存在较多尖锐形状突变,增大密度可提高精度及磨耗分布平滑性,但会成倍增加计算代价;网格密度20×20时,钢轨磨耗速率变化由剧烈趋于稳定,继续增大密度改善效果已不明显,建议预测模型中接触斑网格密度取20×20,在确保精度的同时尽可能拥有较高计算效率.     

边坡稳定有限元分析中相对网格大小对安全系数的影响

为研究边坡稳定有限元分析中相对网格大小(单个网格高度与坡高之比,h/H)对边坡稳定安全系数的影响,利用ABAQUS有限元分析软件,建立边坡有限元模型,在改变h/H值的情况下分别求解了相应的安全系数,并对计算结果进行了分析.结果表明,安全系数随h/H值的增加而增加;对于20 m边坡和30 m边坡,h/H值超过0.05后,...     

泊松方程的边界点法求解与区域积分的规则网格处理

提出用规则网格来处理用边界积分方程方法数值求解Poisson方程时遇到的区域积分问题的新方法.传统上区域积分通过内部单元来处理,其精度高,稳定性好,但人工消耗较大.引入规则网格可以在保持内部单元所有优点的同时大大减小初始数据准备的时间,因为在边界型方法中内部单元的作用是评价内部变量对边界未知量的影响,并不直接影响边界条件的处理以及相应的形函数构造.利用提出的规则网格技术并结合新的边界型数值方法——边界点法求解Poisson方程,给出的若干算例具有较高的计算精度,显示出方法的可行性,并从计算的角度讨论网格间距与边界点支域大小的关系对计算精度的影响.     

自由组合曲面有限元网格生成

提出并实现了一种从边界到内部的组合裁剪曲面的有限元网格划分算法.首先通过寻找曲面间的公共边界,建立相邻曲面间连接的拓扑关系,并在边界上规划网格结点;然后通过建立和更新结点边环及网格单元的拓扑结构并进行几何计算,逐渐向内生成网格;最后对网格进行调整.由于该网格生成方法首先较好地处理了曲面边界,有效地消除了相邻曲面网格之间的错位和裂缝,使得在曲面间连接处的网格合并、重构、缝合等网格修理工作量明显减少,而且边界附近的网格形状较理想,组合曲面上的网格大小均匀,因此较适合于有限元计算.