基于擴(kuò)展有限元法的混凝土結(jié)構(gòu)開裂數(shù)值分析研究.pdf

1、擴(kuò)展有限元法(XFEM)是一種新興的分析不連續(xù)問(wèn)題的數(shù)值方法，該方法以單位分解法為基礎(chǔ)，繼承了常規(guī)有限元法成熟的理論與技術(shù)，通過(guò)引入Heavisede函數(shù)和裂尖漸進(jìn)位移場(chǎng)函數(shù)反映裂紋面不連續(xù)特性與裂尖應(yīng)力集中和奇異性，克服了常規(guī)有限元分析斷裂問(wèn)題中網(wǎng)格剖分繁瑣、裂紋擴(kuò)展后需要重新剖分網(wǎng)格的缺點(diǎn)。本文應(yīng)用XFEM進(jìn)行了混凝土開裂過(guò)程的數(shù)值模擬，研究了XFEM進(jìn)行斷裂分析的具體實(shí)現(xiàn)方法。 論文內(nèi)容和成果包括以下幾個(gè)部分： 1

2、．研究了采用XFEM進(jìn)行斷裂分析的基本原理和程序?qū)崿F(xiàn)方法，探討了采用XFEM進(jìn)行斷裂分析時(shí)應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算方法，對(duì)比了直接法和M積分法兩種應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算方法的不同之處，分析了兩種方法各自的影響因素和適用性。 2．編寫了分析斷裂問(wèn)題的XFEM程序，通過(guò)ANSYS前后處理實(shí)現(xiàn)XFEM計(jì)算結(jié)果的圖形顯示，并通過(guò)幾個(gè)典型算例驗(yàn)證了算法和程序的正確性，展示XFEM分析斷裂問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)。 3．研究了裂紋面有面力作用時(shí)用XFEM進(jìn)行

3、斷裂分析的方法，將XFEM應(yīng)用于混凝土水力劈裂分析，推導(dǎo)了相應(yīng)的有限元列式，探討了具體的實(shí)現(xiàn)方法，進(jìn)行了有預(yù)設(shè)裂紋的重力壩水力劈裂分析，驗(yàn)證了該方法的正確性和可行性，探討了水力劈裂數(shù)值分析的新途徑。 4．將XFEM和增廣Lagrange乘子法相結(jié)合，探討了采用XFEM進(jìn)行接觸摩擦分析的具體方法，通過(guò)兩個(gè)算例驗(yàn)證了該方法的可行性，為進(jìn)一步采用XFEM分析混凝土中壓剪裂紋的開裂擴(kuò)展奠定了基礎(chǔ)。 5．在非線性有限元計(jì)算結(jié)果的基