流形方法在巖體斷裂特性與裂紋發(fā)展過程數(shù)值分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、該文系統(tǒng)闡述了數(shù)值流形方法的基本思想,介紹了數(shù)值流形方法的一般原理以及全一階多項(xiàng)式覆蓋函數(shù)與全二階覆蓋函數(shù)兩種形式的高階流形方法的數(shù)學(xué)列式,編制了零階、全一階及全二階多項(xiàng)式覆蓋函數(shù)的數(shù)值流形方法計(jì)算程序,應(yīng)用程序?qū)α鸭y的起裂及擴(kuò)展進(jìn)行了數(shù)值分析.計(jì)算結(jié)果表明采用高階形式的覆蓋函數(shù)能有效地提高數(shù)值流形方法的計(jì)算精度.應(yīng)用數(shù)值流形方法進(jìn)行數(shù)值分析計(jì)算時(shí),其前處理網(wǎng)格的剖分一直是比較復(fù)雜的問題.現(xiàn)階段還沒有很好的數(shù)值流形方法前處理程序,該文結(jié)

2、合有限單元法的網(wǎng)格自動(dòng)剖分技術(shù)和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法發(fā)展了一套適用于數(shù)值流形方法的網(wǎng)格剖分技術(shù),應(yīng)用這種方法可以快速地自動(dòng)剖分網(wǎng)格,完成數(shù)值流形方法計(jì)算分析的前處理工作,在計(jì)算過程中不需要重新剖分網(wǎng)格,極大地減少了計(jì)算工作量,使數(shù)值流形方法能夠真正地應(yīng)用于工程計(jì)算.斷裂力學(xué)中一直存在兩種觀點(diǎn),一種是靜態(tài)斷裂力學(xué)觀點(diǎn),主要是從靜態(tài)平衡來考慮裂紋的擴(kuò)展規(guī)律,忽略裂紋擴(kuò)展速度的影響.另一種是動(dòng)態(tài)斷裂力學(xué)觀點(diǎn),從動(dòng)態(tài)理論來考慮裂紋的擴(kuò)展,引入

3、了裂紋擴(kuò)展速度,考慮裂紋擴(kuò)展速度對(duì)裂紋擴(kuò)展過程的影響.該文應(yīng)用數(shù)值流形方法對(duì)靜態(tài)斷裂力學(xué)和動(dòng)態(tài)斷裂力學(xué)兩個(gè)方面都進(jìn)行了計(jì)算分析.首先介紹了靜態(tài)斷裂力學(xué)的基本觀點(diǎn)和基本理論、應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算方法、裂紋開裂的判斷準(zhǔn)則等,并編制了相應(yīng)的計(jì)算程序,對(duì)裂紋的擴(kuò)展規(guī)律進(jìn)行了分析計(jì)算.從動(dòng)態(tài)斷裂力學(xué)觀點(diǎn)分析裂紋擴(kuò)展時(shí)考慮了裂紋擴(kuò)展速度的因素.裂紋擴(kuò)展速度對(duì)裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子以及裂紋的起裂、止裂都有影響.隨著裂紋的擴(kuò)展,在一定的載荷作用下,裂紋的擴(kuò)展

4、速度是一個(gè)先增大后減小的過程.裂紋擴(kuò)展速度的變化影響著裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子和斷裂韌度的變化,當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度因子大于斷裂韌度時(shí),裂紋繼續(xù)擴(kuò)展;當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度因子小于斷裂韌度的時(shí),裂紋就停止擴(kuò)展.該文通過所編制的數(shù)值流形方法計(jì)算程序計(jì)算了裂紋的擴(kuò)展速度,并在此基礎(chǔ)上計(jì)算裂紋的動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子,動(dòng)態(tài)斷裂韌度,由動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子與動(dòng)態(tài)斷裂韌度動(dòng)態(tài)地進(jìn)行裂紋的擴(kuò)展和止裂分析.該文對(duì)數(shù)值流形方法進(jìn)行了一個(gè)全面的介紹,并應(yīng)用數(shù)值流形方法對(duì)裂紋的擴(kuò)展進(jìn)行了分析計(jì)