结构—地基节理非线性分析

论文摘要

随着社会与经济技术的发展,高拱坝、高层结构等建筑物的大批涌现,这些建筑一旦遭受破坏,后果将相当严重。因此,对于无限域节理的模拟在工程中占有重要的地位。 本文结合映射无限元的基本原理和弹塑性增量理论,提出用有限元一无限元耦合模型来解决无限域地基中节理的材料非线性问题。 本人采用了有限元和有限元—无限元耦合两种模型来进行分析对比。通过编制大型非线性程序将映射无限元的应用推广到节理的非线性领域,并采用大型有限元软件ANSYS进行有限元模型的非线性分析。 比较二者的计算结果,可以证明:与常规的有限元法相比,有限元一无限元耦合模型有效的缩减了计算规模,提高了计算精度和效率,具有显著的经济性。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及选题意义
• 1.2 节理的力学特性研究发展
• 1.3 节理的力学特性研究方法
• 1.3.1 有限元法
• 1.3.2 边界元法
• 1.3.3 有限差分法
• 1.3.4 离散元法
• 1.3.5 无限元法
• 1.4 本论文主要研究内容
• 1.4.1 本论文的选题
• 1.4.2 本论文的主要研究内容
• 1.4.3 本论文所用软件工具简介
• 第二章 有限元基本原理
• 2.1 有限单元法分析的一般过程
• 2.1.1 连续体的离散化
• 2.1.2 选择位移模式
• 2.1.3 单元力学特性分析
• 2.1.4 建立结构的刚度方程
• 2.2 二维有限单元
• 2.2.1 八节点等参单元
• 2.2.2 六节点节理单元
• 2.3 映射无限元与等参单元的对比
• 第三章 映射无限元基本原理
• 3.1 概述
• 3.2 二维平面映射无限元
• 3.2.1 平面映射无限元的特性分析
• 3.2.2 六节点映射无限元
• 3.2.3 五节点映射无限元
• 3.2.4 四节点映射节理无限元
• 第四章 弹塑性分析基本原理
• 4.1 概述
• 4.2 基本假定和基本法则
• 4.2.1 基本假定
• 4.2.2 基本法则和关系式
• 4.3 增量理论的应力应变关系
• 4.4 弹塑性本构关系表达式
• 4.4.1 无限元的弹塑性矩阵表达式
• 4.4.2 非线性映射节理的本构关系
• 第五章 结构—地基节理的非线性应力分析
• 5.1 有-无限元程序编制
• 5.1.1 计算程序功能简介
• 5.1.2 程序所含单元类型
• 5.1.3 程序结构框图
• 5.2 算例说明
• 5.2.1 有限元模型
• 5.2.2 有限元-无限元耦合模型
• 5.3 有限元模型解分析
• 5.3.1 地表沉降分析
• 5.3.2 地基沉降分析
• 5.3.3 应力分析
• 5.4 有限元-无限元模型解对比分析
• 5.4.1 位移解分析
• 5.4.2 应力解分析
• 第六章 结束语
• 6.1 论文总结
• 6.2 可进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢