带软弱结构面岩体的弹塑性有限元分折

通过分析指出,用近似于矩形或长方体的常规实体单元描述平面或空间岩体问题中的软弱结构面, 其精度比简化的节理单元或夹层单元要高.在计算效率上,由于简化的节理单元或夹层单元的劲度矩阵元素与常规实体单元相同,因而简化的节理单元或夹层单元并无优越性,对岩体中软弱结构面的描述可采用常规的实体单元而无需进行特殊处理.由于结构面的屈服、破坏一般是沿着结构面的走向发生的,且抗拉强度较低,因而提出了适用于软弱结构面的广义摩尔库仑(简称MC)屈服准则.用两个简单算例来验证本文提出的常规实体单元结合结构面广义MC屈服准则对带软弱结构面岩体进行弹塑性分析的合理性、正确性.     

带软弱结构面岩体的弹性有限元分析

通过分析指出，用近似于矩形或长方体的常规实体单元描述平面或空间岩体问题中的软件弱结构面，春精度比简化的节理单元或夹层单元要高。在计算效率上，由于简化的节理单元或夹层单元的劲度矩阵元素与常规实体单元相同，因而简化的节理单元中夹层单元并无优越性，对岩体中软弱结构面的描述可采用常规的实体单元而无需进行特殊处理。     

一种基于数值流形法的模拟岩体结构面新方法

利用数值流形方法可以方便有效地统一处理连续和非连续变形分析的优点,借鉴Goodman单元的相关理论,提出一种基于数值流形方法的模拟节理、裂隙和软弱夹层等岩体结构面的新方法,极大简化了含岩体结构面的复杂岩体工程的前处理及分析过程.算例分析表明了该方法的正确性和有效性.     

含有软弱结构面的岩体非线性边界元分析

用符合莫尔库仑准则的Ｇｏｏｄｍａｎ节理单元模拟岩体中的软弱结构面,给出了非线性分析方法,并针对多子域问题,采用了一种有效的分块求解技术,使得大型复杂的工程问题可用微机进行分析计算     

复杂地基应力和稳定非线性分析的不连续位移法

以间接边界元法的不连续位移法为基础，采用符合Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ屈服准则的节理单元来模拟软弱夹层，给出了接增量常刚度迭代格式及其加速算法进行非线性分析的方法，讨论了在复杂地基应力分析和坝基深层稳定分析中的应用。理论研究和实际计算表明本文简单有效，收敛速度快，计算省时，是分析这类问题的一种好方法。     

非线性准则下节理岩体稳定性的屈服接近度分析

为了将Barton-Bandis非线性破坏准则与岩体稳定性判断标准的屈服接近度相结合,推导Barton-Bandis准则强度参数和Mohr-Coulomb线性破坏准则强度参数之间的关系,然后,通过算例分析,讨论Barton-Bandis准则参数对于节理岩体屈服接近度的影响,得到Barton-Bandis参数表征的屈服接近度YAIbb。研究结果表明:YAIbb随节理粗糙系数JRC的增大而减小,JRC越大,岩体节理面越粗糙,岩体的稳定性越高,二者的关系符合线性特征;YAIbb随节理岩体压缩强度JCS的增大而减小,JCS越大,岩体的单轴压缩强度越大,则岩体越致密,强度越高,稳定性越大,破坏的概率越小,二者的关系可用指数方程进行描述。     

加锚岩体结构面组合单元研究

为了简化大规模加锚岩体结构面有限元分析的前处理过程,通过结合结构面单元的位移插值函数和虚拟锚杆单元的刚度矩阵,提出了加锚岩体结构面组合单元模型.该单元不仅适合大规模加锚岩体结构面的有限元分析,同时也可以模拟加锚岩体结构面的真实加固机理.     

结构面非线性剪切模型的探讨

本文从另一途径(别于文献)出发,在用数理统计方法将结构面起伏状态规范化的基础上,将结构面的剪切屈服准则考虑成更符合实际的非线性模型,并利用模型的物理意义建立物理方程,最后得到屈服准则的显式表达式,以评价岩体工程中结构面的实际抗剪能力。此外,还对剪切过程中结构面的接触及破坏状态作了详细的描述。     

基于变形元件的节理岩体三轴压缩损伤本构模型

基于岩体结构力学观点,将岩体看作是由岩块和结构面组成的复合体,分别采用基于统计损伤模型的弹性损伤变形元件和考虑结构面闭合及滑动的变形元件描述岩块和结构面在压缩荷载作用下的变形规律,进而建立相应的节理岩体压缩损伤本构模型。其次,针对上述损伤本构模型中最大拉应变破坏准则不适合于描述三向受力状态下岩石破坏的不足,基于Mises屈服准则推导出三向应力状态下的最大主应变与围压之间的关系,进而将该模型推广至三维情形。最后,通过算例对该模型的合理性进行验证。研究结果表明:该模型能够较好地反映围压对节理岩体试件强度及变形的影响规律,即随着围压增加,节理岩体试样峰值强度增加,而试样破坏时的最终应变减小。     

结构的三维非线性界面元分析

评价了用于含软弱夹层岩体弹塑性分析时常用的Ｇｏｏｄｍａｎ单元及其变形形式的单元。结合界面元法的特点，在单元交界面上引入了能模拟材料弹性及塑性变形的弹簧及滑块元件，使界面元法很好地解决了材料的弹塑性分析而无需另设置任何形式的夹层单元。文中导出了反映层状岩体横观各向同性材料的界面应力公式和非线性界面元的计算公式，并制了相应的计算程序。数值考题表明，将界面元法用于材料的非线性分析，尤其对含有各种节理面的     

拟协调元的弱连续条件及其变分解释

简述有限元的发展过程 ,从广义平衡方程、广义协调方程和拟协调元弱连续条件等方面分析了拟协调元的理论基础 ,说明了拟协调元是有限元发展的必然趋势 ,其做法就是广义协调方程的直接解 ,自然满足平衡对弱连续条件的要求。拟协调元不需要应力满足平衡条件 ,简化了矩阵求逆计算 ,容易得出应变的离散精度 ,因此可以解决常规有限元难以适应的领域 ,对计算力学发展起着重要的作用     

悬索桥隧道式复合锚碇承载力计算方法

根据现场原位试验结果,分析了悬索桥隧道式复合锚碇系统(隧道式锚碇 预应力锚索)的可能破坏形态及其发生破坏的条件.采用极限理论,建立了锚碇系统的平衡方程.根据实际施工和设计特征,将锚碇-围岩接触面概化处理为4种力学模型,以节理力学理论和试验成果为基础,给出了相应的破坏准则.讨论了承载力简化计算公式中各分项系数的意义和取值方法,并用算例进行了验证.为设计工程师提供了对隧道式复合锚碇的一个整体设计思路和简化计算方法.     

铝基复合材料的活性液相扩散焊新工艺

为优化中间层合金系的设计,对液相扩散焊过程中陶瓷颗粒/金属(P/M)界面的弱化、强化及断裂模式进行了研究,发现在采用纯Cu箔的Al_2O_3p/Al复合材料液相扩散焊件的剪切断口上,Al_2O_3颗粒未破裂,断口上所有Al_2O_3颗粒及部分金属表面光滑,无粘结物生成,表明P/M界面结合弱而呈"界面脱粘"断裂方式.为此,提出了一种旨在改善P/M弱界面润湿性的新工艺--活性液相扩散焊,要求所用中间层内必须同时含有降熔元素及可与陶瓷增强相反应的活性元素(Ti).当Ti含量较低时,Al_2O_3颗粒增强相表面上出现细微、凹凸不平且不连续的界面粘结物(反应物);当Ti含量较高时,P/M界面可形成强力结合,剪切测试中足以使一些陶瓷颗粒本身破裂.     

机床结合面结构动态参数识别

该文充分考虑机械结合面的接触特性,提出了利用三维接触单元和弹簧-阻尼单元相结合的方法建立结合面的有限元模型,再应用优化参数法对结合面的接触刚度和阻尼等参数进行识别。在此基础上,建立了螺栓连接固定结合面模型,并与一内圆磨床组件的模态测试结果相比较。研究表明:该方法有很好的精度,可以用于实际计算。     

水泥混凝土路面传力杆应力分析力学模型

应用三维有限元模型分析水泥混凝土路面中传力杆与水泥混凝土的接触状况,并基于弯曲刚度等效原则将传力杆和水泥混凝土面层系统简化为双层梁结构.计算结果表明,弹性地基上双层梁结构可很好地描述水泥混凝土路面的挠曲效应,而接缝处的双层梁相对位移、转角、以及挤压应力合力与三维有限元解的差异,只需对双层梁层间竖向反应模量进行修正即可;随后,总结归纳了相对位移、转角及挤压应力合力修正系数的回归式,讨论给出了接缝传力杆的抗剪刚度与抗弯刚度的计算式,并指出传力杆的传递弯矩的能力很小可忽略.最后,计算分析了梁端部作用集中荷载时,有基层的地基梁接缝传荷问题,指出在接缝抗剪刚度相同条件下,基层存在可使接缝两侧挠度比增大,接缝传递的剪力减小.     

T型焊接接头中疲劳裂纹扩展的三维边界元模拟

T型焊接接头在钢结构中十分常见 ,它往往因初始微裂纹的疲劳扩展而导致断裂破坏。该文应用边界元( BEM)子域法 ,研究 T型焊接接头中三维混合模式表面裂纹的疲劳扩展问题。按照 T型焊接接头的实验模型建立边界元计算模型。基于端点附近裂纹前沿线位于椭球面上的假设 ,用间接方法求出裂纹前沿线的两个端点。当裂纹扩展时 ,计算网格可以自动进行重新划分。文中对裂纹扩展长度和方向提出了一种扩展准则 ,并与其他准则和实验结果进行了比较。计算结果表明 ,提出的扩展准则是有效的     

包含摩尔-库仑准则的单元劈裂法模拟围压下节理扩展

以单元劈裂法作为基本方法,采用摩尔-库仑准则作为单元劈裂准则,探索和发展一种更为简单有效的节理扩展数值模拟方法.由于单元劈裂法是利用三角单元的几何特性构造出的一种特殊三节点节理单元,它可以在原网格划分方案基础上直接对裂纹扩展进行数值模拟.而摩尔-库仑准则是广泛应用于岩土工程材料的破坏准则,可以较为准确地预测岩土材料的破坏行为.因此,将二者结合起来,对节理扩展模拟具有较大优势.为验证本方法的有效性,分别模拟了不同围压下多裂纹岩石材料的破坏过程,并与相应试验结果进行对比分析.结果表明,本方法能再现不同围压下多裂纹扩展、汇合的基本过程和特征,从而说明本方法是有效的.     

平面应变条件下两类有限元边坡稳定分析方法比较研究

对有限元边坡稳定分析方法中滑面应力分析法和强度折减法的安全系数定义进行了探讨,指出这两类方法的安全系数定义都是从强度折减的概念出发,与极限平衡方法中的安全系数定义概念上是一致的.在算例对比分析中,基于非关联流动法则,采用与经典摩尔-库仑准则相匹配的等效D-P准则,在平面应变条件下,对天然边坡(均质边坡、有下卧软弱层、有软弱夹层带)的稳定性进行了对比研究,并同传统极限平衡方法进行了比较.研究表明,两类有限元方法得到的安全系数大小以及相应滑动面形状和位置均十分接近,滑面应力分析法不适于计算失稳边坡的安全系数.     

New algorithms for evaluating parametric surface

Through generalization of mathematical model of surface lofting program in the CONSURF system, the definitions for two generalized Ball surfaces and their recursive algorithms are given. Furthermore, the conversion al gorithms from Bézier surface to these two generalized Ball surfaces are presented. On the basis of these algorithms, two more efficient algorithms for evaluating parametric surfaces are also derived. One uses generalized Ball forms directly for evaluating surface, and the other converts the given Bézier surface to a generalized Ball surface firstly, and then evalu ates the surface. Both theoretical analysis and example computations show that the two new algorithms are more efficient than the de Casteljau algorithm. Especially when Wang-Ball surface is used, the time complexity is reduced from cubic to quadratic of the degree of the surface. If these algorithms are applied to displaying, interactive rendering, designing, intersection-finding, offsetting and approximating for surfaces, considerable economic results can be achieved.