巖土工程三維接觸問題的求解及其工程應(yīng)用.pdf

1、巖土工程問題中存在著各種不連續(xù)面,如巖體中的節(jié)理、滑坡中的滑坡面、各類基礎(chǔ)與地基之間的接觸面、擋土墻與土體之間的接觸面等.不連續(xù)面的存在顯然對結(jié)構(gòu)及巖土體的受力變形有著不可忽視的影響,因此,在計算中不能無視它的存在.目前,有限元法等數(shù)值方法雖然已經(jīng)廣泛地用于巖土工程問題的求解,但對上述不連續(xù)變形問題的求解卻尚未很好地解決.該文的主要目的就是試圖將它作為三維接觸問題來處理,采用有限元方法去實(shí)現(xiàn)其求解.該文首先分析了目前有限元中處理不連續(xù)變

2、形問題的常用方法,指出其不合理的地方,并提出將此類問題作為接觸問題來處理更為合理,因?yàn)樗蓪⒉贿B續(xù)變形面的主要特點(diǎn)反映出來,即:(1)接觸面具有相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度,即當(dāng)接觸面上某一點(diǎn)處的切向應(yīng)力小于該點(diǎn)處的抗剪強(qiáng)度時,接觸點(diǎn)對共同變形;達(dá)到其抗剪強(qiáng)度時,則沿接觸面切向發(fā)生相對滑動;(2)在整個變形過程中,發(fā)生接觸的變形體不能相互侵入.針對接觸問題的有限元求解,文獻(xiàn)[1]中提出了"變自由度解法",收到較好的效果,但僅限于二維問題的求解.該文是

3、在[1]方法的基礎(chǔ)上,將其推廣用于三維接觸問題的求解.首先,為建立三維接觸問題的有限元的基本公式,文中直接運(yùn)用接觸問題的虛功原理來推導(dǎo)和建立以位移場為基礎(chǔ)的接觸問題有限元基本公式,在此基礎(chǔ)上,該文的研究重點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)三維接觸問題的有限元算法.由于三維接觸問題的接觸關(guān)系較為復(fù)雜,使得實(shí)現(xiàn)其有限元算法難度較大.為此,該文在求解過程中主要了采用"變自由度解法"的思想,編制了三維接觸問題有限元程序.完成上述工作后,將編制的三維接觸問題有限元程序