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岩体力学行为拉格朗日分析方法研究与工程应用

2020-11-22阅读(97)

岩体力学行为拉格朗日分析方法研究与工程应用

论文摘要

本文研究了岩土体力学行为分析的拉格朗日方法，工程岩体流变行为力学模型和流变行为拉格朗日分析方法，要点如下： 1．连续介质力学行为拉格朗日分析方法综述 对连续介质力学分析拉格朗日方法国内外研究和应用现状作了综述。 探讨了拉格朗日数值方法的力学背景、基本特点与求解思想，总结了三维连续介质拉格朗日分析方法（FLAC3D）的基本原理、主要公式、有关的处理方法以及主要计算步骤。 2．连续介质力学行为拉格朗日分析方法FLAC3D研究 研究了连续介质力学分析拉格朗日方法FLAC3D的基本特点，并与有限单元法作了比较，指出了其优点和不足。还通过算例，研究了Drucker-Prager和Mohr—Coulomb两个屈服准则计算结果的差异，膨胀角取值、大变形问题与小变形问题、精度设置对计算结果的影响。本部分研究成果如下： （1） FLAC3D方法以节点运动方程为支配方程，追踪了介质从受荷到达到平衡状态的过程，而有限元法是根据节点平衡方程直接求解，这是二者基本的区别。 （2） FLAC3D没有采用介质真实的阻尼特性和节点质量，给出的不是介质所经历的真实过程，不能正确反映过程的影响，因此它所给出的介质应力和变形计算结果的物理意义是不甚明确的。 （3） FLAC3D求解过程中的介质振动，是一种噪音，可引起弹塑性介质计算结果误差。而用于确定弹性介质在平衡状态下的应力与变形，有很好的精度，计算结果几乎不受求解过程中介质振动的影响。 （4） FLAC3D方法的优点是数学运算简单，求解过程收敛，处理岩土体大变形、弹塑性、有开挖和支护等复杂情况也比较方便。缺点是计算结果物理意义不明确；运算时间长、效率低；大量的时间步有可能产生积累误差；用于弹塑性介质分析时，存在噪音误差。 （5） 在计算精度方面，FLAC3D方法不如有限元法直接，存在更多的误差环节，有限元法更有优势。 （6） Drucker—Prager准则与Mohr-Coulomb准则结果差异颇大；膨胀角取值对结果的影响是敏感和显著的；在很多情况下，大变形与小变形模式差异不是很大，取小变形模式是合适的，在一般情况下计算精度取10-5是足够的。 3．拉格朗日分析方法的改进与计算软件编制 提出了由节点不平衡力直接确定节点位移的求解思想，并给出了位移公

论文目录

  • 前言
  • 摘要
  • 英文摘要
  • 第一部分 岩土体力学行为拉格朗日分析方法研究
  • 第一章 绪论
  • 1.1 连续介质拉格朗日分析方法研究与应用现状
  • 1.2 拉格朗日方法目前存在的问题
  • 1.3 本研究的意义和所做的工作
  • 第二章 连续介质力学行为拉格朗日分析方法综述
  • 2.1 连续介质拉格朗日分析方法的力学背景、基本特点与求解思想
  • 2.2 三维连续介质拉格朗日分析方法FLAC3D的基本公式
  • 2.3 其它有关处理方法
  • 2.4 主要计算步骤
  • 第三章 连续介质力学行为拉格朗日数值分析方法FLAC3D研究
  • 3.1 基本特点及与有限元方法比较
  • 3.2 Drucker-Prager屈服准则与Mohr-Coulomb屈服准则比较
  • 3.3 膨胀角取值对计算结果的影响
  • 3.4 大变形模式与小变形模式对计算结果的影响
  • 3.5 精度设置对计算结果的影响
  • 3.6 小结
  • 第四章 改进的连续介质拉格朗日分析方法
  • 4.1 一种新的求解思想
  • 4.2 改进拉格朗日方法基本公式和处理方法
  • 4.3 改进拉格朗日方法求解过程
  • 4.4 改进拉格朗日方法的特点
  • 4.5 改进拉格朗日分析方法软件编制说明
  • 4.6 改进拉格朗日方法算例及与FLAC3D方法计算结果比较
  • 4.7 小结
  • 第五章 岩土体弹塑性行为力学分析的改进拉格朗日方法
  • 5.1 一个新的屈服准则
  • 5.2 弹塑性分析改进拉格朗日方法中，M-D、Mohr-Coulomb、Drucker-Prager准则的主要公式、计算过程
  • 5.3 Mohr-Coulomb、Drucker-Prager、M-D三个屈服准则比较
  • 5.4 地下洞室支护结构的模拟和计算方法
  • 第六章 改进拉格朗日数值分析方法工程应用—小浪底水利枢纽地下厂房岩体稳定性与支护效果计算分析
  • 6.1 工程概况
  • 6.2 计算条件
  • 6.3 计算结果与分析
  • 6.4 结论
  • 第二部分 工程岩体流变力学模型和流变行为拉格朗日分析方法研究
  • 第七章 工程岩体流变力学分析方法综述、本研究的意义及所完成的工作
  • 7.1 工程岩体流变力学分析方法综述
  • 7.2 本研究的意义及所完成的工作
  • 第八章 岩体流变力学行为改进拉格朗日分析方法
  • 8.1 岩体流变力学行为改进拉格朗日分析方法
  • 8.2 几种常用流变模型的本构方程
  • 8.3 算例
  • 第九章 考虑岩体力学指标变化的非线性流变模型
  • 9.1 岩体力学指标变化规律已有的一些模型和研究成果
  • 9.2 一个岩体强度指标变化规律模型及非线性流变模型
  • 9.3 非线性粘塑性流变模型算例
  • 第十章 工程地下洞室围岩流变行为拉格朗日方法分析
  • 10.1 工程岩体蠕变试验结果、岩体流变力学模型和力学参数
  • 10.2 改进拉格朗日方法计算过程
  • 10.3 拉格朗日方法数值计算网格
  • 10.4 初始地应力场
  • 10.5 地下洞室群开挖步设置、加载方法与过程
  • 10.6 计算结果
  • 10.7 分析与结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 学位论文评阅及答辩情况表

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