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188宝金博页面版: 非连续变形分析方法的研究及应用现状

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文档格式:PDF | 页数:5 | 浏览次数:83 | 上传日期:2013-10-13 16:19:46 | 文档星级:
第 !" 卷增刊! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展!##" 年 $!!月作者简介: 唐瑜 ($%&#—),甘肃临洮人,硕士研究生,从事水工结构的数值计算和优化设计’非连续变形分析方法的研究及应用现状唐瑜,苏超(河海大学水利水电工程学院,江苏 南京!$##%&)摘要: 介绍三维非连续变形分析 ( (())的基本理论及工程研究现状, 着重介绍接触模型分析及三维增广拉格朗日 子块体接触公式, 总结了 (() 在岩石 力学特性分析、 岩体变形分析、 边坡稳定分析、岩体工程加固、岩体开挖、地壳运动研究、湿砂造型等诸多 方面的理论和应用 状况及进展, 并对其发展方向进行了 初探’关键词: 数值分析; 非连续变形分析; 摩擦接触; 岩土工程; (()中图分类号: *!"$; +,"-文献标识码: )文章编号: $##.!/."/ (!##")#/!#$$$!#"非连续变形分析 ((012345046361 (7839:;5034 )4;<=>101—(())方法作为一种新的数值计算方法, 与离散元 ((?@)方法一起已成为非连续体数值解析方法中的代表’ 二维 (() 法已经形成了比较完善的理论体系,以其完备的块体运动学理论及数值实现、严格的平衡假定、正确的能量耗散过程和较高的计算效率,正被诸多领域的研究者所接纳采用,已广泛运用于岩石力学特性分析、 岩体变形分析、 边坡稳定分析、岩体工程加固、岩体开挖、地壳运动研究、湿砂造型等与岩石或块体结构不连续特性相关的工作中,在研究非连续块体系统位移和变形中发挥着不可估量的作用 ’随着实际工程应用要求的不断提高, 仅局限于平面应变或平面应力问题的二维 (() 法, 不能完全反映实际变形和特性, 国内外一些学者已开始三维(() 的研究, 并取得了很大的进步 ’ 二维有限元提出后不久就成功地推广到了三维, 而这对 (() 法要复杂得多 ’ 三维情况下由于块体之间的接触关系十分复杂,突出的问题就是难以建立三维 (() 的接触理论,因此,三维 (() 的研究还未完善,还未形成一套完整的可以支配诸多三维块体之间的完整的接触理论[$ A B]’本文就三维非连续变形分析方法的一些研究情况和相关理论,以及 (() 的新应用和新发展状况加以总结’!基本理论!"!基本思想(() 方法是由石根华博士[B]提出的, 其目 的是研究非连续块体系统不连续位移和变形’ 主要分析对象是大小不同、形状任意的弹性块体集合体,以其天然存在的不连续面 (如岩体的节理、 断层, 砂砾之间等)分割集合体, 形成形状任意的单个块体单元’块体相互接触可以抽象为角、边、面三者任意组合而成的 . 种形式之一,加入接触力,通过相互接触和位移约束,有机地关联形成块体系统’ 引 进了 运动方程,运用最小势能原理把块体之间的接触问题和块体本身的变形问题统一到矩阵中求解’(() 方法把静力和动力分析结合在一起, 可进行正、反分析’ 从变形的角度研究块体的稳定性, 不仅允许块体自身有位移和变形, 而且允许块体间有滑动、转动、张开等运动形式, 从而能够计算多块体系统的大位移、大变形,能够较真实地反映实际破坏情况’ 计算的变形是不连续的,且考虑变形有一时间过程,是动态的[" A &]’!"#位移和变形通过对单元块体的每一荷载步或时间步的小位移、小变形累计, 得到块体系统的大变形和大位移’假设每个块体处处具有常应力、常应变,于是块体中的运动及变形可以由以下 $! 个参数所决定:!! "[ ##, $#, %#,! #,"#,# #,$ &,$ ’,$ (,# &’,# ’(,# (&]+($)式中: !!为第 ! 块体的位移变量, 则块体中任意一点 ( &, ’, ()的位移可表示为#${ }%" "!( &, ’, () !!(!)?$$$?

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