收藏本站
《西南交通大学》 2002年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

接触问题的一种有限元计算方法及其在岩土工程中的应用

毛坚强  
【摘要】: 计算对象的不连续性是岩土工程问题的一个重要特点,这些不连续面主要是存在于基础—土体、挡土结构—土体、地下结构—围岩等结构与周围岩土介质问的界面,或是岩体中的节理或软弱夹层、土(岩)滑坡的滑动面等。不连续面的存在显然对结构及岩土体的受力变形有着不可忽略的影响,因此在计算中不应无视它的存在。目前,有限元法等数值方法虽然已在岩土工程领域得到了广泛的应用,但计算中对不连续面的处理却仍是一个并未很好解决的问题。本论文的主要目的就是试图将它作为接触问题处理,建立相应的计算公式及方法,并用于上述岩土工程问题的求解。 将不连续面以节理单元模拟是目前有限元计算中最常用的一种方法,此外,离散单元法也是针对不连续介质的一种已相当成熟的计算方法。本论文在对这两种方法进行认真的分析后,说明它们对不连续面的描述并不合理,也无法反映出不连续面的主要力学特性,同时指出,将带有不连续面的岩土工程问题作为接触问题计算更为合理,它可将不连续面受力变形的主要特点反映出来,即:(1)接触面具有相应的“抗剪强度”,即当接触面上某一点处的切向应力小于该点处的抵抗强度时,点对共同变形;达到强度时,则沿切向发生相对滑动;(2)在整个变形过程中,发生接触的变形体不能相互侵入。 虽然目前接触问题有限元计算已有大量的研究成果,所提出的求解方法也很多,如直接迭代法、数学规划法、罚函数、Langrange乘子法等,但其求解技巧普遍比较复杂而不易在工程领域推广应用,在岩土工程中的应用则更少,因此,本文的主要工作是建立一种比较简单、方便、能够用于工程问题的接触问题的计算方法,而其关键是相应的有限元计算公式的建立。 由于接触问题属固体力学非经典问题,故很难采用对能量泛函变分的方法,本论文通过虚功原理建立其计算公式。论文中,作者首先对变形体虚功原理作了理论分析和研究,确定了建立变形体虚功原理的基本原则和方法,据此建立了固体力学经典问题的虚功原理,进而用于接触问题,建立其相应的计算公式,为下面的有限元计算奠定了基础。 利用上述成果,可很方便地得到接触问题有限元计算公式。论文中详细介绍了弹塑性接触问题有限元求解的实施过程。此外,还对变形体—刚体接触进行了比较详细的讨论,刚性基础—地基、刚性挡墙—墙后土体之间的作用均属此类特殊的接触问题。 第*页 西南交通大学博士研究生学位论文 上述工作完成后,应用该方法成功地计算了浅埋刚性基础基底压力分布、5 刚性挡土墙土压力、钻孔灌注桩承载特性、盾构法施工的隧道的受力及变形、 隧道与滑坡的相互作用等儿种有代表性的岩土工程问题,证明了本文方法的正 确性及用于岩土工程问题的可行性。论文的最后对本文方法中一些尚待改进的 问题及今后的发展方向作了分析和讨论。 总之,本论文的研究结果表明,与现有的各类计算方法相比,将岩土工程 中的不连续问题作为接触问题计算能够更好地反映出接触面的主要力学特点, 因而可得到较现有方法更为满意的结果,计算所需的力学参数也比较容易获得, 同时本论文提出的计算方法理论上严谨,应用上比较简便,虽然仍有不少需要 改进和完善的地方,但作者坚信,它是大有发展前途的。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TU43

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 本刊编辑部;关于《重力简化与虚功原理》一文的讨论[J];大学物理;1990年01期
2 朱昌铭,金永杰;一种基于虚功原理的求解弹塑性问题的有限元——数学规划法[J];应用数学和力学;1993年07期
3 薛纭;虚功原理与广义坐标[J];大学物理;2002年04期
4 韩修林;;转动参照系中的虚功原理[J];阜阳师范学院学报(自然科学版);2008年01期
5 罗治英,魏先祥;能量原理中若干问题的商榷[J];固体力学学报;1981年04期
6 ;关于虚功原理的讨论[J];力学与实践;1982年02期
7 潘琳;用虚功原理计算电场力和力矩[J];景德镇高专学报;1996年04期
8 胡良莺;应用“虚功原理”解题的两种计算方法之比较[J];吉首大学学报(自然科学版);1985年02期
9 贾城;类维平;王相夷;;用虚功原理求解双面约束体系的一种理论方法[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;1992年04期
10 樊蔚勋;论虚功原理[J];南京航空航天大学学报;1982年S2期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈鹏程;郑惠强;宓为建;;港口机械接触问题的非线性有限元分析[A];华东五省振动工程学会第五届学术交流会论文集[C];2001年
2 易传云;;二维接触问题的变形混合求解方法[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2000年
3 胡伟平;孟庆春;张行;;复合材料层合梁接触问题的线性化及能量解法[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
4 严鹏;蒋持平;;适用于接触问题的修正铁摩辛柯梁理论[A];北京力学会第11届学术年会论文摘要集[C];2005年
5 杨正光;徐琳;;关于结构力学教学中几个问题的探讨[A];中外力学思维纵横——第四届全国力学史与方法论学术研讨会论文集[C];2009年
6 曹平;;边界单元分离法解接触问题[A];边界元法在岩石力学和工程中应用会议文集[C];1987年
7 葛轶强;张其林;;接触分析在扣合式板承载力分析中的应用[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年
8 邵朋礼;房加志;汪建兵;;关于结构有限元接触问题的一种解法研究[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
9 温诗铸;朱东;;弹性流体动力润滑椭圆接触问题的完全数值解[A];摩擦学第三届全国学术交流会论文集流体润滑部分(Ⅰ)[C];1982年
10 周阿娜;刘光远;郑建军;;微平面理论的发展[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 廖菊先;评课“四忌”[N];中国教师报;2005年
2 曹勇;农药包装难题须解决[N];福建科技报;2006年
3 安世亚太 马骏;新一代混合刚柔多体动力学分析软件RecurDyn[N];中国航空报;2005年
4 长沙 王可鉴;遭遇鼠标另类故障[N];电脑报;2004年
5 万应慧;走进矛盾[N];辽宁日报;2009年
6 早报记者 王亮;奔驰启动在华最大规模召回[N];东方早报;2005年
7 侯象洋;从苹果的内伤谈水果包装[N];中国包装报;2007年
8 田勇;路由器故障逐个数(上)[N];电脑报;2003年
9 安世亚太 林翰;ANSYS自动接触技术[N];中国航空报;2005年
10 赵晓晖;排除接触不良引起的故障[N];电脑报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 毛坚强;接触问题的一种有限元计算方法及其在岩土工程中的应用[D];西南交通大学;2002年
2 常亮明;弹塑性接触问题的数值方法及应用[D];清华大学;1989年
3 马海全;面向对象的随机有限元与接触问题的可靠性形状优化设计研究[D];南京航空航天大学;2002年
4 孙林松;三维弹塑性接触问题的线性互补方法及拱坝结构非整体性分析研究[D];河海大学;2001年
5 江巍;基于互补理论的非连续变形分析方法[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2009年
6 全玉云;机车车辆/轨道系统垂耦合动力学有限元分析的研究[D];铁道部科学研究院;2000年
7 王刚;长服役期重力坝整体安全性研究与加固施工数值仿真分析[D];大连理工大学;2008年
8 陈泽军;三维弹性接触Taylor级数多极边界元法理论与应用研究[D];燕山大学;2009年
9 王文明;铝带坯双辊铸轧系统热力耦合行为及板形问题研究[D];中南大学;2007年
10 刘天祥;宏观—微观热弹塑性粗糙表面接触问题的EFG-FE耦合方法[D];西北工业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵会德;输水隧洞支护结构与围岩的相互作用分析[D];河海大学;2004年
2 严德群;三维锚杆的数值模拟及其相互作用分析[D];河海大学;2001年
3 谢治;起重机钢制轮轨系统非线性特征及模块化有限元系统设计[D];武汉理工大学;2003年
4 许瑶瑶;基于ANSYS的回旋加速器主磁铁结构力学分析[D];华中科技大学;2007年
5 周海兵;平面弹性接触问题的光弹性—数值组合解法[D];湖南大学;2002年
6 张文轩;基于ANSYS的混合陶瓷球轴承接触分析与试验研究[D];天津大学;2004年
7 赵霞;接触问题的有限元法分析及其工程应用[D];辽宁工程技术大学;2007年
8 伍生;基于滚动轴承接触问题的有限元分析[D];内蒙古工业大学;2007年
9 闫琼;瓦楞纸板压痕折叠过程的动态仿真分析[D];武汉理工大学;2007年
10 刘耀;接触系统的非线性振动特性研究[D];西安理工大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026