Goodman接触面单元的修正与探讨

针对Goodman接触面单元的构造特征,提出了在单元法向加设刚连杆的修正方法,从物理方法上实现接触面单元与其他单元不会发生相互嵌入的现象。这一方法有效地克服了Goodman接触面单元有可能存在的两侧单元嵌入的缺陷,解决了单元应力误差难以控制的问题,详细探讨了修正Goodman接触面单元的有限元实现方法,使其在有限元计算中易于使用。

损伤模型接触面单元在有限元计算分析中的应用

简要介绍了接触面损伤模型 ,推导了接触面单元的有限元格式 ,编制了平面和轴对称问题有限元计算程序 ,对土与结构相互作用问题进行了有限元分析。对单个接触面单元进行了有限元计算 ,与损伤模型理论解比较 ,验证了计算程序的正确性。对不同边界约束条件的土工织物拉拔试验和桩土相互作用问题进行有限元计算 ,对接触面非线性模型和损伤模型的计算结果进行比较。计算结果表明 ,损伤模型能够反映土与结构物接触面剪切过程中的应变软化和剪胀特性 ,较非线性弹性模型接触面单元有显著的优越性 ;土体与结构物刚度、边界约束等条件对土与结构相互作用有明显的影响 ,这些影响在桩基础、加筋土与周围土体相互作用等问题的研究中必须加以考虑。

接触面单元计算方法探讨

针对接触面单元的构造特性,提出了一种接触面单元计算方法。该方法有效地克服了 Goodman 接触面单元有可能存在的两侧单元相互嵌入的缺陷,解决了单元应力误差难以控制的问题。详细介绍了该方法的数值实现过程,使其在数值计算中易于使用,并通过数值模型验证了该方法的合理性与有效性。

三维弹性接触问题的接触面单元法

基于虚功原理，推导了三维接触面单元的刚度矩阵，并引进预留单元的概念，避免了接触过程中由于接触面变化节点和单元需要重新编号的麻烦．

不同介质接触面单元切向劲度系数的敏感性分析

接触面单元作为一种非连续介质单元,常用于模拟两种不同介质之间非连续变形,其切向劲度系数对数值模拟计算结果带存在很大的影响。为了研究接触单元切向劲度系数对防渗墙应力、变形的影响,以沙湾水电站厂房基坑为研究对象,引入土体的邓肯-张非线性材料本构关系及Goodman接触面模型,通过周边泥皮接触面单元切向劲度系数的不同取值,采用有限元法研究了不同切向劲度系数条件下防渗墙的变形与应力分布规律,计算结果表明:当切向劲度系数的降低时,防渗墙上的压应力及拉应力均明显降低,从而改变防渗墙结构受力状态,减小了在岩层交界处的应力突变现象,有助于防渗墙力学性能的充分发挥和提高防渗墙的安全性。

弹塑性无厚度接触面单元的本构积分算法及验证

对基于理想弹塑性理论框架、屈服准则为Mohr-Coulomb准则、采用非关联流动法则的无厚度接触面单元的本构积分算法进行了探讨,引入非关联的伪屈服函数和伪势函数,提出了将超出屈服面、处于角点应力区的试应力双向返回到屈服面的本构积分算法。据此编制了ABAQUS用户单元子程序,进行了算例验证。结果表明,提出的算法可以较好地实现土与结构物共同作用的有限元数值模拟。

接触面单元计算土石坝渗流逸出点的效果分析

为研究利用接触面单元方法计算渗流逸出点的处理技巧及其效果,针对2个渗流算例进行计算,其中对浸润线穿越的单元用蒙特卡罗积分方法计算其复合渗透系数。在渗透系数相差较大的材料之间设置2层接触面单元,利用接触面的渗流矩阵建立材料间的水力联系,通过迭代得到浸润线位置。选择较薄的接触面单元厚度(比如相邻单元厚度的1/4),把计算误差控制在局部范围内,而对整体没有太大影响。分析结果表明,选择合适的接触面渗透系数或透水率,能够得到接近于常规方法的计算结果。

大直径圆筒结构与土相互作用的接触面单元——弹性非线性单元耦合分析

本文以三维块体有限元及薄壳有限元为基础，将新型接触面单元应用于块体和壳体之间，该单元不仅解决了六个自由度的壳体与三个自由度的多介质体相互过渡问题，更重要的是可以模拟土体与壳体之间的相对滑移等现象，计算土体与壳体间的相对位移、切向力、法向正应力。

三维弹塑性桩-土接触面单元及其在ABAQUS中的开发及应用

大直径超长钻孔灌注桩往往表现为摩擦桩,基桩承载力主要由桩侧摩阻力贡献。然而现有的计算方法由于无法考虑桩-土接触面剪切过程中的特性,对桩侧摩阻力的估计不准确。文章在弹塑性理论框架内推导了一种接触面本构关系,合理考虑了接触面在剪切过程中的剪胀等现象。基于隐式欧拉后退法推导了本构积分方程和相应的一致切线模量,并用ABAQUS所提供的UEL子程序接口,编写了接触面单元。通过与公开文献中的直剪试验进行对比,验证了文章所提出的接触面模型合理性以及本构积分算法的可靠性。最后将接触面单元用于三维桩土接触分析,结果表明传统的摩阻力计算公式偏于保守。

土与结构接触面力学特性研究现状与展望

总结国内外土与结构接触面力学特性研究的现状,系统介绍接触面力学特性研究领域在试验模拟、本构模型以及计算方法方面的进展,分析不同试验仪器的特点,讨论现有接触面模型及计算方法的应用条件和存在的问题,指出:土与结构接触面复杂应力状态及高应力状态下特性研究、剪胀(剪缩)测试及颗粒破碎机理研究,特殊土与结构接触面的力学特性研究以及接触面动力特性研究等是今后研究的主要方向.

接触面刚度对双排桩支护结构的影响分析

在深基坑支护结构的科学研究和实际工程设计计算中,有限元数值分析方法得到了越来越广泛的运用。目前一般通过设置接触面单元来模拟支护结构与土之间的相互作用。但在实际应用过程中,接触面参数的取值问题给模拟计算结果带来了许多不确定性,目前其取值仍是一个比较棘手的问题。利用Goodman接触面单元模拟了双排桩支护结构与周围土体之间的相互作用,通过改变Goodman接触面单元的初始法向刚度及初始切向刚度,分析了其变化对双排桩支护结构水平位移、桩顶竖直位移及周围土体沉降及坑底隆起量的影响,对双排桩支护基坑数值分析时接触面初始刚度系数的选取具有重要意义。

土与结构间接触面的非线性弹性-理想塑性模型及其应用

将非线性弹性理论与弹塑性理论相结合,对于土与结构间接触面提出了一种非线性弹性-理想塑性模型,用于模拟土与结构相互作用体系的变形与破坏机理。推导建立了这种接触面单元的应力-应变关系和弹塑性系数矩阵,并且讨论了这种模型在基坑开挖与支护分析应用中所面临的数值计算问题。最后针对某一基坑工程实例,应用这种接触面模型进行了数值计算与分析,结果表明,该模型能够较合理地模拟接触面上的变形机理与受力状态。

竖向载荷作用下单桩接触面性能分析

在桩与土界面处设置Goodman接触单元来模拟桩与土的滑移变形和开裂,建立了单桩在竖向载荷作用下接触面应力和位移的关系公式。用三维有限元的方法,考虑了土体的非线性(Drucker-Prager模型)力学性能,对模型桩进行了模拟计算分析,详细讨论了双曲线接触面本构关系的初始切向、法向刚度对桩顶位移及地表沉降的影响。对理论分析桩的载荷沉降提供了一种有益的参考。

桩-土接触面静动力特性研究进展

寻求合适的方法对接触面的微观变形机理展开深入和系统的研究,阐明桩-土接触面力学特性的本质;开展特殊土与桩接触界面的静动力特性研究,提高桩基在复杂地质条件下的可靠度。简要回顾了国内外有关桩-土接触面静动力学特性的研究进展,阐述了桩-土接触面在静力和动力试验、接触面本构模型、接触面单元以及桩-土接触模型试验和现场试验中所取得的成果,并分析了以上研究中存在的问题与不足,对有效把握桩基承载性能及类似工程的研究具有重要的意义。

土与结构物接触面数值模拟

土与结构物接触面剪切试验表明，剪切破坏时接触面附近产生应变局部化，形成剪切带，并伴有应变软化和剪胀现象。为了反映剪切带的应力应变特征，准确模拟土与结构的相互作用，提出了接触面损伤本构模型，推导了接触面单元的有限元格式，应用于有限元数值模拟，得到了合理的结果。

土与结构物接触面特性研究

土与结构接触面力学特性和数值模拟的研究，是土木工程中的一个重要课题，本文系统简述了接触面力学性和数值模拟的研究现状，指出了接触研究中存在的问题，并提出了接触面研究可能的发展方向。

面板坝三维有限元模型接触单元的自动生成及应用

根据面板堆石坝典型的趾板结构布置方式,研究了面板坝趾板建于覆盖层上和基岩上两种情况下接触面和接缝的特点,在控制断面超单元自动剖分法生成不带接触单元的三维有限元模型的基础上,提出了追加接触单元的网格自动生成方法,并编制了相应程序。利用该自动生成程序,建立了某面板坝的三维有限元模型,计算分析了其接触单元的变形量,计算结果符合一般规律。本研究进一步完善了混凝土面板堆石坝三维有限元网格自动生成技术。

基于理想弹塑性的非线性接触单元模型研究

针对工程中的接触问题,基于理想弹塑性理论,建立了弹塑性摩擦接触模型,用来模拟接触面的切向变形和剪切破坏。根据接触面上的非线性特点,建立了判断接触面单元状态的3种接触模式;给出了接触面单元的应力计算公式;推导了接触面单元的切向应力-切向相对应变关系和弹塑性系数矩阵;建立了接触体的有限平衡方程。应用这种接触面模型进行了数值计算与分析。

桩-土接触面力学特性的研究现状

桩-土接触面力学特性的研究是解决桩-土相互作用问题的前提,尤其对于摩擦型桩而言,桩-土接触面问题直接影响到桩基的承载力,因此长期以来这一问题受到了众多学者的关注和重视。文中回顾了国内外桩-土接触面力学特性的试验研究现状,讨论了目前适用于接触面的多种本构模型以及接触面单元的计算方法,对今后桩-土接触面的研究提出了几点看法。