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基于混合物理论的多孔介质理论,由于是在连续介质理性力学框架内提出的,因此从物理上和数学上均有很好的一致性,如今已越来越被人们所广泛接受。而在液饱和多孔介质动力响应问题上,有限元数值分析方法已日益成为其研究的重要手段。
论文首先较系统的回顾了液饱和两相多孔介质的发展历程和现状,并概述了两相多孔介质其动力响应的有限元数值分析研究现状。然后针对基于混合物理论的两相多孔介质模型,将固体骨架看作是各向同性介质,将孔隙间的液体看作是理想流体,建立了固相骨架变形与液相流体流动相互耦合的动力问题控制场方程。并利用拉普拉斯变换技术,得到了液饱和两相多孔介质一维问题的动力响应解析解。
进一步将固体骨架看作是弹塑性介质,采用Galerkin加权残值法导出液饱和两相多孔介质动力响应问题的罚有限元公式,通过在连续方程中引入压力与罚参数之比项,消去控制方程中的压力项,降低了节点自由度和方程的规模。并给出了Newmark预估校正法的求解过程,编制的二维弹塑性有限元分析计算程序,并对饱水地基的动力响应进行了有限元分析,指出了弹塑性多孔介质动力响应的一些特点。
最后,在弹塑性饱和多孔介质模型的基础上,在固体骨架的本构关系中引入粘性,得到弹粘塑性饱和多孔介质模型的控制场方程;并且为了下一步饱和多孔介质的动态应变局部化的研究,讨论了算法,最后选择Hughes隐式一显式的求解算法并给出了求解过程,编制了二维弹粘塑性有限元分析计算程序。对一些岩土工程问题进行了数值分析,得到了很好的结果,展示了饱和多孔介质模型的动力响应弹粘塑性的一些特点。