结构-地基系统的瞬态断裂分析

来源 :2013中国力学大会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lygwzs
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采用比例边界有限元法,考虑无限地基动力相互作用影响,对结构-地基系统进行瞬态断裂分析.推导了比例边界有限元法计算动应力强度因子方程,验证了其计算精度.建立了一种新颖的结构-地基动力相互作用的时域模型,即采用比例边界有限元子域模拟近场有限域部分,采用高阶透射边界模拟远场无限域部分.
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采用扩展有限元法模拟土体剪切带的萌发和演化.不考虑剪切带厚度,基于分叉理论的强不连续局部化条件作为剪切带萌发条件;剪切带直接嵌入单元内部而不需要重新划分网格;剪切带嵌入单元后,采用罚函数法模拟剪切带上基于Mohr-Coulomb准则的摩擦接触行为;剪切带的演化由一种简便的生长算法控制.
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从多孔介质的混合物理论出发,建立了描述混凝土宏观力学行为的本构框架.在热力学框架下演绎推导了充分考虑组分间内部界面的影响的本构关系.通过构造不同的内能密度泛函,来表征混凝土材料内部不同的破坏机制.采用数值模拟方法,反演出内部材料界面扩展随变形的发展而变化的参数.将反演的参数融入到本构关系中,可以预测出混凝土峰值应变取决于粗骨料所占的体积分数,这与文献中报道的实验现象和相关数值模拟结果一致.
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建立了精细的水闸-地基系统有限元网格模型,对水闸加固施工的全过程进行了仿真分析.研究了在典型载荷组合的作用下,水闸加固修复前后的应力-应变状态的变化规律.借助ANSYS的UPFs二次开发接口功能,添加用户自定义的徐变模型.进一步利用现场实测所得的相关参数,对计算模型的参数进行修正,得到结构可能的破坏区,给出相应的安全度.
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通过假定多组围岩力学参数计算隧洞开挖后的变形,形成样本训练BP神经网络,再利用隧洞开挖安全监测成果中的变形数据,反演分析围岩力学参数,最后利用反分析的围岩力学参数进行仿真计算,其结果与实际监测变形数据基本一致.实施此技术路径即可利用已有的安全监测资料,通过仿真计算预测下一层开挖引起的围岩变形.
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用细观力学方法研究了混凝土相对于水泥浆体(或砂浆)的干缩率.假定混凝土为由骨料和砂浆基质组成的二相材料,根据混凝土宏观体积收缩量与组成混凝土的各相介质细观体积收缩量相等的原则,分别用基于自洽思想的Eshelby等效法和基于载荷叠加思想的细观力学方法推导了混凝土的干缩量.
会议
针对增强颗粒/孔洞为凸多边形并呈随机分布的混凝土材料给出了一种计算机模拟方法.首先基于菱形变形给出凸多边形的参数方程,再根据平面上点与多边形的位置关系的判断条件,以及点到多边形的距离,确定新生覆盖菱形的中心坐标,然后再由新的覆盖菱形变形得到新的多边形.
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基于时域比例边界有限元法,提出了一种动应力强度因子的计算方法.对于动态方程时间积分过程中需要的质量矩阵和刚度矩阵,采用改进的连分式法求解,保证了数值计算的稳定性.数值算例表明该计算方法是有效且精确的,推广了比例边界有限元法的应用范围.
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