三维无单元伽辽金法及其在拱坝分析中的应用

本文介绍了三维无单元伽辽金法的基本理论,并将其应用于拱坝结构分析中,基于变分原理推导出三维线弹性无单元伽辽金法的整体平衡方程。为了处理实际水利工程中断层、宏观裂纹等不连续情况,采用可视准则处理不连续面对积分点影响域的影响,同时考虑不连续面两表面相互作用对整体平衡方程的贡献。编制了三维无单元法计算程序并用以分析拉西瓦水电工程拱坝一地基系统模型,结果表明,其反映了拱坝在水荷载作用下的位移分布规律。     

损伤模型在界面元方法中的应用

界面元方法只需考虑界面上的正应力和剪应力,因此通常采用低抗拉的Mohr-Coulomb屈服准则。考虑到Mohr-Coulomb准则不能模拟材料的破坏过程,故本文在界面材料的本构关系中引入了损伤变量,利用标量形式的等效应变衡量材料的受损程度,因而可以有效地模拟材料损伤后应力逐渐减小的过程。与最大拉应力准则相比,损伤方法更能体现材料屈服后实际承载力的弱化过程。数值算例结果与试验结果吻合,证实了本方法在数值模拟方面的正确性。以拱坝作为工程算例,计算变容重加载时坝体损伤变化趋势,并与地质力学模型试验结果加以对比,研究其损伤演化和破坏过程。     

应用三维无单元伽辽金法追踪裂纹扩展

本文应用三维无单元伽辽金法追踪裂纹扩展。将可视准则推广到三维以处理三维不连续面对积分点影响域的影响,同时考虑不连续面刚度对整体平衡方程的贡献。利用单点位移公式计算裂纹前缘应力强度因子,假设裂纹在法平面内扩展,采用最大能量释放率判据作为三维复合型裂纹扩展判据,编制EFGM3D程序实现对线弹性体中三维准静态裂纹扩展的追踪。通过对含半币形表面裂纹的立方体算例的分析,证明本文方法和程序在裂纹扩展模拟上是合理有效的。