无限域及半无限域中洞室的边界元-有限元耦合弹塑性分析

<正> 采用非线性有限元与边界元耦合方法求解工程实际问题的文献已有不少,这是因为有限元法具有有效处理非线性问题的优点,边界元法具有计算简单、应力精度高,尤其是能精确处理无限域和半无限域边界的优点。在已有的论文中,大部分作者仅限于讨论二维问题,然而在工程中大量遇到的是三维问题,因此建立三维弹塑性有限元与边界元耦合方法和讨论其     

无限域和半无限域中洞室问题弹粘塑性有限元与边果元的耦合方法

本文详细介绍了无限域和半无限域中洞室问题的弹粘塑性有限元与边界元耦合的数值方法,给出了三维问題的全部计算公式。并对Mohr-Coulomb屈服准则推导了用于隐式计算格式的H矩阵的显式表达式。文中最后给出了两个应用实例,并与弹塑性分析结果进行了比较。     

有限元分析中的无限域单元及其应用

本文概述了模拟无限及半无限域的无限域单元(简称“无限元”)的基本概念,介绍一种改进的映射方法,讨论了适用于岩体力学问题的二维连续体无限元及节理无限元及其应用问题,建立了基本计算公式。通过线弹性及弹塑性算例比较,表明在有限元分析中引入无限元不仅可以有效地处理无限域边界,在计算精度及计算效率方面也有明显的优越性.文中着重讨论了在二维静力问题中的应用及有关影响因素,有关概念、方法及结论也适用于三维问题.     

弹性和粘弹性地基无限域动力模型

针对弹性和粘弹性无限地基的数值模拟问题,本文提出了一种新颖的地基无限域动力模型--映射动力无穷元与有限元耦合模型。文中首先利用一维半无限域中的波动问题,提出了广义弹簧、广义阻尼和广义质量的概念,并导出了弹性和粘弹性动力无穷元中波传播函数的一般形式,进而对映射动力无穷元的基本特性进行了研究。文中还给出了二维和三维映射动力无穷元的单元模型,并用算例验证了这一模型的计算精度。     

饱和多孔介质半无限域动力-渗流分析中的非反射边界法

<正> 对于结构与土壤相互作用的动力有限元分析,由于动力过程中存在半无限域中波的传播问题,因而不能简单地用一组人为边界在半无限域中截取一有限域进行分析,因为在这些边界上辐射波将不能透过而反射回域内,造成动力响应计算的误差。除非在分析中取足够大的土壤域,而这在计算工作量上将是不能容忍的。     

高层建筑与地基基础联合作用的非线性分析

本文采用有限元—边界元耦合方法,对高层建筑与地基基础的联合作用进行了考虑材料非线性的分析.地基部分用二次曲线等参边界单元来模拟;上部结构中的混凝土及受拉主钢筋分别用八节点等参单元和二节点线形单元来模拟;而混凝土与钢筋之间的粘结—滑移关系则用四边形联结单元来模拟.根据两部分接触面上位移协调和力的平衡条件,将FEM和BFM进行耦合.用FORTRAN77语言编制了计算机程序,并在COMPAQ386/20e计算机上进行了实例计算.结果令人满意.该方法充分发挥了有限元在非线性分析中的优势和边界元在半无限域应用中的优势,较之单一的有限元法,具有数据准备简单,机时耗费量和内存需求量少,计算精度高的优点.     

三维无界元和节理无界元

本文给出三维十二结点无界元和十结点节理无界元模型及其整套算式,并结合算例,讨论了在这种单元应用中的有关问题,例如衰减函数、衰减中心等等。 在无限域或半无限域岩土工程问题的有限元分析中,纳入无界元、节理无界元这类特殊单元,只要截取有限,甚至很小的计算范围,就能满足计算精度要求和符合无穷远处位移为零的边界条件。因此,这就为岩土工程通常的有限元分析中“计算范围、边界条件不易确定”的困难提供了一种有效的解决手段,而且它在提高计算精度和经济效益方而均有明显的优越性。     

含空洞无限平面奇异解与有限元耦合分析地下工程问题

提出了一种简单直接的耦合方法,即含有空洞的无限平面奇异解与有限元耦合来求解无限平面问题。地下工程算例表明,本方法正确反映了人工边界外无限域对边界内结构的弹性效应。     

无限元参与地基基础—上部结构动力相互作用分析研究

以实际工程为背景,采用自编程序探讨了有限元-无限元耦合系统参与地基基础-上部结构动力相互作用分析的过程,证明此耦合系统与单纯有限元法模拟无限域地基相比具有明显的优越性。     

非连续边界元分析中的几个问题

对影响非连续边界元分析精度的配位点选择问题进行了讨论；利用非连续边界元一有限元耦合方法对文献（1）针对耦合方法提出的分片检验例子进行了计算，结果表明：只要合理地处理角点问题，常规耦合方法具有很高的精度。     

无限元与有限元耦合在地基计算中的应用

在岩土工程或地下结构工程中地基实际是无限大的,采用常规有限元法来求解无限域问题时,通常取一个较大的有限区域并施加相应的边界条件来模拟无限区域,这种做法会面临计算量与计算精度之间的矛盾。将C++程序与有限元理论及无限元理论结合起来,编写含无限元的空间问题的有限元程序,可有效地解决在实际工程无限域问题计算精度和计算效率之间的矛盾。     

三维局部场地对地震波的散射IBIEM-FEM耦合模拟

针对任意三维复杂局部场地对地震波的散射问题,发展了一种有限元–间接边界积分方程耦合方法(FEM-IBIEM)。其中IBIEM利用层状半空间集中荷载动力格林函数,可精确实现半无限层状介质中波的辐射条件,同时可大幅度降低计算内存;FEM可方便处理近地表复杂场地的几何、材料特征。在精度检验基础上,以三维沉积盆地和山体对地震波的散射为例,展示了方法对复杂局部场地反应问题的适应性,同时针对三维盆地效应和山体震动得出了一些有益结论。计算方法可应用于层状无限域中任意不均质体对弹性波的散射求解。     

非线性有限元与边界元耦合法在地下工程中的应用

本文讨论了非线性有限元与边界元耦合法在地下工程中应用的两个专题:(1)填方和挖方的模拟;(2)地下隧道开挖和衬砌的模拟。并给出了两个计算实例。     

结合Bathe算法及Signorini条件求解饱和–非饱和无压渗流问题

Bathe算法将浸润面确定问题转变为常规的非线性本构问题,Signorini条件将出溢面边界转化为常规的水头边界进行处理。由于非饱和渗流问题本身就是一个非线性渗透本构问题,将上述2种方法的联合使用,避免变分不等式的求解,在常规非线性有限元求解框架内做最小程度的改动基础上,实现饱和–非饱和渗流的求解,着重探讨以下几个问题：(1) Bathe方法收敛性的改善及其修正系数的三维推广;(2) 适用渗流问题的Signorini条件边界交换算法及其实现;(3) 提高非饱和非稳定渗流问题求解收敛性及质量守恒性的欠松弛处理方法。最后,通过典型的算例,讨论上述算法应用中的一些问题及其适用性和精度。     

饱和软土场地中地下结构非线性地震响应分析的一个FEM-IBEM耦合方法

基于Biot孔隙介质理论,提出了饱和软土场地中地下结构非线性地震响应分析的一个有限元–间接边界元(FEM-IBEM)耦合方法。方法考虑了饱和土骨架与孔隙水的动力耦合作用及饱和土–结构动力相互作用,并通过等效线性化方法考虑土体的非线性。该耦合方法的特点之一是有限元子域和间接边界元子域相互独立,非常适合并行计算,提高计算效率;特点之二是能够同时考虑有限元子域(近场)和间接边界元子域(远场)的土体非线性。通过与文献结果对比,验证了FEM–IBEM耦合方法的正确性和计算精度。以天津滨海地区一典型深厚饱和软土场地中两层双跨地铁车站为例,计算了地铁车站结构的地震内力和变形,并比较了饱和土体线性和非线性情况下地铁车站地震响应的差别,和饱和土体模型和单相土体模型情况下地铁车站地震响应的差别。研究表明:土体非线性对地铁车站结构的地震内力和变形具有显著影响;饱和土骨架和孔隙水的动力耦合作用对地铁车站结构地震内力和变形也有明显影响。     

边界元法在围岩应力及变形分析中的应用及发展

<正> 一、前言 近年来边界元法(亦称边界积分方程法)已被广泛地应用于各种技术领域。它在岩土力学和岩土工程中的应用已逐渐形成一个分支,特别是边界元法应用在围岩应力和变形分析方面,得到了很大的发展。由于边界元法仅需在物体边界离散,将问题的维数降低了一维,与有限元法,有限差分法等数值方法比较,有着输入数据工作量小,节省计算时间,内域无插值误差等优点,因而特别适用于无限域和半无限域问题,它在岩土力学中的应用更显示出其优越性。     

岩土随机场空间离散的综合法

基于岩土工程中土性复杂性、空间性和边界无限元特性,提出一种三维随机场离散的综合法,对地基建立随机有限元—无限元耦合模型进行基础沉降计算分析,结果表明该法更切实际。     

有限元和无限元耦合分析方法及其在基坑数值分析中的应用

本文将有限元和无限元耦合分析方法应用于基坑性状的数值分析研究,给出了二维八结点无限元的位位函数和形函数;接着将这种方法与纯有限元方法的计算结果进行了比较分析,说明有限元与无限元耦合分析方法具有精度高、计算量小等优点,并为解决岩土工程中通常常的有限元分析中‘计算范围和边界条件不易确定'的困难提供了一种有效手段。     

无网格——有限元广义单元耦合法的研究

无网格法与有限元法的耦合是一种新的耦合方法,如何处理无网格法子域与有限元法子域界面上的变量关系,是这种新耦合方法所要解决的主要问题,并对该方法在求解接触问题中的应用进行探讨。     

水利工程中弹塑性耦合算法

本文探讨了弹塑性耦合算法(边界元与有限元结合)的若干问题,给出了体力积分化为边界积分后的边界元法的基本计算公式。详细分析了“面力不连续问题”并提出了有效的处理方法。在对FE和BE两类区域的结合作详细讨论后,由功的协调条件导出了荷载转换矩阵。在产生明显塑性变形的区域用弹塑性有限元分析,并提出了加速收敛的有效方法——预测中点刚度迭代法。最后,用自编的弹塑性耦合算法程序(EPBFM)对复杂地基上的重力坝作了应力分析。