无限单元法在坝体温度场分析中的尝试

为提高计算效率,首次在温度分析中引入无限单元法,给出了一种无限元温度模式,以有限元与无限元耦合的方式分析大坝及其基础的温度场,可以有效地考虑坝基的影响,并较常规有限元计算大大减少了计算的单元数量,同时对无限单元模型中衰减函数的衰减系数及衰减中心位置的选取进行了探讨.算例表明,该方法计算精度良好,在节约计算时间、提高运算效率方面的效果十分显著.算例结果显示,在所建议的较广的取值范围内,不同的衰减系数和衰减中心对计算结果的影响并不显著,均可取得较好的计算成果,并表明该方法给出的温度无限元的计算模型具有良好的数值稳定性,是一种切实可行的方法.

无限单元法在坝体混凝土温度场分析中的应用

通过在温度场分析中引入无限单元法,以有限元与无限元耦合的方式分析大坝及其基础的温度场,可以有效地考虑坝基的影响,以较少的计算量,得到与常规有限元相近的精度。还对无限单元模型中衰减函数的衰减系数、衰减中心位置的选取以及无限单元在无限方向上的计算点位置进行了探讨。算例研究表明,无限元温度场分析模型计算精度良好,无限元方法用于计算大体积混凝土温度场在节约计算时间、提高运算效率方面的效果十分显著。在所建议的较广的取值范围内,该法均可取得较好的计算结果,具有良好的数值稳定性。

无限单元法在公路隧道结构分析中的应用

采用具有精确解的无限厚壁圆筒作有限单元法分析和无限单元法分析，通过对这两种分析方法的分析结果的比较得知：无限单元法是解决无限域问题的一种有效的方法，采用这种分析方法进行隧道及地下工程结构分析，可以消除有限单元法所带来的边界效应，从而使计算精度大为提高。本文采用无限单元法对某公路隧道进行了分析计算，计算结果与实际基本吻合。

计算切口应力集中系数的无限相似单元法

在边界条件和其他几何条件相同时，可以通过切口的应力集中系数求得相应裂纹问题的应力强度因子。边界条件比较复杂时，应力集中系数较难求得，而应力强度因子可以通过无限相似单元方法求得，提出了计算平面切口应力集中系数的无限相似单元方法。该方法适应性好、精度高、使用方便。用该方法对几个问题进行了计算。

自然元与无限元耦合方法在岩土工程粘弹性分析中的应用

自然单元法是一种新的偏微分方程数值解法,由于其位移插值函数采用无网格的方式构造且形函数满足插值性质,从而克服传统有限元方法对单元网格信息的依赖,大大简化数值计算的前处理过程,同时又能像有限元那样准确施加边界条件,在岩土工程中具有广阔的应用前景;介绍了自然元与无限元的基本原理,针对在处理岩土工程无限域或半无限域问题时需要人为确定边界条件而带来计算误差的问题,引入无限元模拟无穷远处边界条件,与自然元相结合形成耦合分析方法;并根据粘弹性理论,采用Laplace插值,编制了基于自然元与无限元耦合方法的二维粘弹性分析程序,通过算例验证了算法的正确性,结果也表明相对于纯自然单元法,耦合方法能够显著提高分析结果的精度,在此基础上拓展了自然单元法在岩土工程中的应用范围。

无限单元与有限单元耦合在公路隧道结构分析中的应用

本文讨论了无限单元法应用于地下空间半无限体的岩土工程数值计算问题。依照无限厚壁圆筒的理论解，对有限元法和有限元与无限元耦合分析法的精度作了对比，并结合七道梁双线公路隧道的结构设计，作了实际计算分析。

波浪绕射问题的无限相似单元数值模拟

采用无限相似单元方法与有限元法(Garlerk in)相结合对波浪绕射进行了数值模拟,求得任意截面柱状物体上的波浪荷载.模型中,对内外域交界面的选择并无限制,极大减少了内域单元的个数;外域组合刚度矩阵的阶数仅与内外域交界面上的结点个数有关,较大程度上减少了内外域拼接后总刚度矩阵的阶数.数值模拟结果和解析解吻合较好,且该方法简单快捷、收敛性好.

无限深透水坝基上悬挂式防渗墙控渗试验研究

无限深透水地基上巨厚覆盖层的渗流控制是大坝建设成败的关键问题之一。悬挂式防渗墙已在许多此类工程中使用,但其控渗效果和渗流机理的分析研究仍未达成共识。为了进一步研究悬挂式防渗墙的渗流机理和控渗效果,应用无限单元和有限单元结合法来模拟无限深透水地基,分析不同渗透系数、防渗墙深度和水头差时坝基渗流量和渗透坡降的变化规律,拟合出精度较高计算式,并通过渗流槽模型试验进行了验证。分析研究发现,悬挂式防渗墙在控制无限深透水地基渗透坡降方面效果明显,能有效遏制渗透破坏;在控制渗流量方面,悬挂式防渗墙深度越大效果越明显,但需要辅助措施联合控制才能实现经济合理、技术可行的目标。分析研究结果有利于进一步认清悬挂式防渗墙的控渗规律。

NEM与IEM耦合方法在地下工程中的应用研究

针对纯自然单元法(NEM)在处理地下工程无限域或半无限域问题时需要人为确定边界条件而带来计算误差的问题,引入无限元(IEM)模拟无穷远处边界条件,与自然元相结合形成耦合分析方法,并基于Laplace插值编制了相应程序;通过深埋圆形隧洞算例分析表明,与纯自然单元法相比,耦合方法显著提高了计算精度,选取较小的分析区域就可得到令人满意的结果,使得在满足工程要求前提下,采用耦合方法可以节省计算工作量,从而进一步增强了自然单元法处理地下工程问题的能力.

城区渗流场分析的奇异点子结构法

为克服城区渗流场有限元分析中的困难,采用奇异点子结构法对渗流场中的阻水结构进行处理.首先用较粗的网格对计算区域进行划分,然后从整体网格中分离出包含阻水结构角点的网格,将其作为一个子结构进行处理.对分离出来的子结构,采用有限相似划分方式逐层进行网格加密,由内向外逐层凝聚得到子结构的等效刚度矩阵和等效列向量.分析结果表明,奇异点子结构法避免了大区域中小尺寸物体的网格划分问题,其精度和效率与无限相似单元法相当,且在处理入渗、潜水、多层透水层和悬挂式阻水结构等方面更为方便.

回采工作面最大长度的论证

从控制顶板观点看,确定工作面最大允许长度是回采作业关键问题之一。为了研究这个问题,借助＂лиPa9.4＂计算机用无限单元法进行数学模拟。结果得出在不同长度情况下冒落岩体拱顶高度和破裂岩体的重量。工作面长度增大,顶板上部分层负荷按指数关系增长。