非连续变形接触问题的分区有限元-块体界面元动力混合算法

本文针对动力情况下不连续变形问题,提出一种新的接触面动力迭代求解方法,即分区有限元与块体界面元动力混合算法。在接触问题基本概念的基础上描述了该混合算法的力学模型。由接触力与接触点对总位移的非线性关系,推导了包含接触力、块体形心刚体加速度和接触节点总位移在内的非线性方程;建立了以界面接触力和块体形心刚体加速度为混合变量与界面结点总位移进行迭代求解的动力界面迭代方程。由此,能够精确求解至界面上接触点对全部失效的状态,从而实现连续—非连续过程的模拟。该混合解法仅将非线性迭代收缩到接触界面上进行,从而大幅提高局部位移非连续问题的计算效率。通过典型算例验证了该混合算法的正确性和有效性。

IBE-PFE方法在某水电站泄洪洞出口边坡稳定分析中的应用

鉴于传统方法在含复杂结构面岩质边坡稳定分析中的局限性,引进分区有限元与块体界面元混合算法,验算边坡的稳定性。针对某水电站泄洪洞出口边坡地形地质条件和结构面分布特点,建立数值模型。采用分区有限元与块体界面元混合算法,并结合强度折减法,逐步降低不连续面抗剪强度,计算得出块体刚体位移和接触点对接触状态。根据块体刚体位移发生突变并结合滑动通道失效点对完全连通,确定了边坡的安全系数和破坏方式。结果表明:边坡稳定安全系数为1.80;边坡最可能以坡顶预设缝、坡脚预设缝以及f_(555)结构面为滑动通道发生失稳破坏。该方法具有准确确定边坡危险滑动面和安全系数的优点。