三峡船闸高边坡稳定分析的界面元法与评判准则

针对三峡船闸高边坡的特点 ,提出了不连续介质变形体的界面应力元模型和工程稳定问题的干扰能量法 ,并应用上述模型与分析方法对三峡船闸高边坡进行了分级开挖仿真计算 。

基于界面元法的改进压力集中型锚索作用分析

传统压力集中型锚索在工作中承压板下面的水泥芯柱易被压坏,从而会导致锚索失稳,为此提出了改进的压力集中型锚索。针对这种新型预应力锚索,基于不连续介质力学的界面元法建立了精细模型。在模型中,模拟了水泥浆芯柱、外部岩土体和不同介质交界面等材料的特性,考虑了岩土体和水泥浆芯柱的弹塑性及开裂效应等非线性力学行为。通过典型问题的计算分析,得到了各种情况下预应力锚索各介质的应力值,较为全面地分析了这种新型预应力锚索的受力特征和加固效应,得到了一些有益的认识。研究结果表明:该文所建立的方法可以考虑预应力锚索中各种介质的不连续变形特征,能够较好反映预应力锚索体中各种介质之间的相互作用效应,是进行加锚岩体数值仿真和加锚作用机理研究的一种有效方法。

传热场问题的界面元法

用界面元法求解场问题，导出了求解三维不稳定温度场的界面元计算公式，这些公式适用于连续及不连续温度场，能反映介质可能存在的温度不连续性，较以往数值方法具有精度高、基本未知量少、适用于任意形状单元的优点，为温度场与位移场、应力场的耦合奠定了基础．

二维问题的随机界面元法

首次提出适用于求解连续及不连续介质结构可靠度的随机界面元法，建立了数学模型，导出了基本公式，研制了计算程序．在算例分析中，用 Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ 法的模拟结果进行验证，实际计算表明本文提出的方法是可靠而有效的，且适用于复杂结构可靠度问题的求解．

三维问题的随机界面元法

在研究岩土工程的整体稳定可靠度分析及二维随机界面元法的基础上,建立了等参随机界面元法的数学模型,推导了基本公式,编制了计算程序,以均质边坡的抗滑可靠度分析作为数值算例,并就计算结果进行了分析和探讨.

基于界面元法的向家坝重力坝深层抗滑稳定分析

重力坝的深层抗滑稳定分析多采用刚体极限平衡分析方法和非线性有限元法,但通常的刚体极限平衡法不能反映坝基岩体渐近失稳过程和破坏的力学机制,非线性有限元法则难以解决坝基中软弱结构面位移不连续问题。结合向家坝工程,建立了泄④坝段的计算模型,采用界面元法进行了大坝深层抗滑稳定分析,给出了坝基中破坏区的范围和分布,以及坝基的渐进破坏过程和可能滑体的抗滑稳定安全系数等成果,为坝基处理措施提供了重要的技术参考依据。研究结果表明,所建立的分析方法可以自然描述坝基岩体各种介质的错动、张开和滑移等不连续变形的特征,可用于重力坝坝基的深层抗滑稳定分析。

动力弹塑性刚体界面元法

本文探讨了用刚体界面元法求解二维动力弹塑性问题的理论．首先，从连续介质的质点运动微分方程出发，利用其等效积分方程，通过引入刚体模式的位移场函数建立了刚体界面元的基本动力方程．为了以渐进解法求解弹塑性问题，将界面元简化的应力矢量引入塑性流动理论，从而给出了界面元的弹塑性本构关系．

大理岩受压破坏的数字图像界面元法模拟

从岩体内部细观组成出发,以结构控制论为指导,研究其受压的破坏机制。以锦屏水电站大理岩为例,利用Matlab软件数字图像处理工具编制图像处理程序,对大理岩试样的照片进行分析,得到大理岩试样的灰度图像,像素灰度值可以描述试样表面的细观非均匀性,同时利用几何转换和网格生成技术将像素单元转化为力学计算需要的网格单元;基于室内单轴压缩试验,得到大理岩试样破坏现象,获得数值模拟所需的力学参数,结合像素单元灰度信息对材料单元材料属性赋值,得到细观非均质结构模型;然后利用不连续介质力学的界面应力元法对大理岩单轴受压破坏过程进行数值模拟,得到考虑非均质性引起的局部应力和变形,根据局部的应力和变形可以解释由于内部细观结构非均匀性产生的宏观破坏现象。

带锚杆结构分析的界面元法

本文根据界面元模型的特点，将锚杆视为在相邻单元界面上的一种特殊元件，考虑其与单元的共同工作，提出了加锚单元综合效应模型。理论分析和数值计算表明，该模型具有概念清楚、编程简单的特点，且具备界面元法精度高、未知量少、求解效率高的优点。对于锚固结构系统，采用该模型。

抛物型积分微分方程的全离散界面修正直接间断有限元法

针对线性抛物型积分微分方程,首先利用带界面修正的直接间断有限元(DDGIC)法对空间离散,分析半离散格式的稳定性;然后在时间方向应用Crank-Nicolson法,建立全离散的Crank-Nicolson/DDGIC格式,对全离散格式的收敛性进行了详细讨论;最后给出数值算例验证方法的有效性和理论结果.

界面应力元法的数值计算

根据界面应力元法的特点,在有限元编程技术的基础上,提出了界面应力元界面单元刚度矩阵、块体元等效形心荷载的数值计算方法以及总体刚度矩阵的一维存储算法,用这些算法编写的计算机程序分析表明,算法是合理的.

岩体不连续结构面变形研究与界面应力元法

迄今为止岩体不连续结构面的变形问题的研究可归纳为两类 :一类是有限元法辅以不连续结构面模型法 ,第二类是岩体结构面切割法 .近年来第二类方法中的刚体弹簧模型研究迅速地发展 .在此基础上河海大学采用基于单元累积变形于界面层的假定 ,建立了由有限多块元—界面元组合的离散体模型———界面应力元模型 .该模型运用几何微分关系求出界面元上任一点的应变 ,继而借助有关材料介质的本构规律和相邻单元的平衡 ,最终获得界面元上任一点的应力 ,由离散体模型中众多界面上分布的应力构成了整个结构应力场的表征值 .这种模型丰富了不连续介质力学学科内容 ,拓宽了数值方法在岩体工程和其他工程领域方面的应用 .

碾压混凝土坝层(缝)面渗流分析的界面元方法

碾压混凝土坝碾压层之间的层面是坝体的薄弱环节。本文采用无厚度的接触界面单元模拟层面，进行了坝体的渗流分析。实例计算表明，层面的渗流单宽流量计算值和实测值很相近。

钢筋混凝土界面问题分析模型

钢筋与混凝土主要通过界面黏结作用来共同承受荷载,在界面上的受力属于不连续介质的力学问题.应用解决不连续介质力学问题的界面应力元法建立交界面的分析模型,对拔出试验和拉伸试验进行了数值模拟,数值模拟计算结果与试验结果接近.

结构的三维非线性界面元分析

评价了用于含软弱夹层岩体弹塑性分析时常用的Ｇｏｏｄｍａｎ单元及其变形形式的单元，结合界面元法的特点，在单元交界面上引入了能模拟材料弹性及塑性变形的弹簧及滑块元件，使界面元法很好地解决了材料的弹塑性分析而无需另设置任何形式的夹层单元．文中导出了反映层状岩体横观各向同性材料的界面应力公式和非线性界面元的计算公式，并编制了相应的计算程序．数值考题表明，将界面元法用于材料的非线性分析，尤其对含有各种节理面的岩体，具有原理简单、前期工作简单、计算精度高的优点。

钢筋混凝土构件的界面元分析

概述了钢筋混凝土结构的有限元模型,针对有限元法模拟钢筋和混凝土两种介质交界面上不协调位移的不足之处,引入界面应力元法,简述了界面应力元法的基本原理,提出了钢筋混凝土结构的界面应力元模型,并通过算例验证界面元法分析的正确性。

二维椭圆界面问题的瀑布型多重网格方法

对于二维椭圆界面问题,基于浸入界面有限元方法离散,提出了一类瀑布型多重网格方法.对界面曲线附近的节点,结合界面曲线信息和跳跃条件构造了一类新的高精度插值算子,并基于新插值算子建立瀑布型多重网格法.数值实验说明了新瀑布型多重网格法的稳健性和有效性,并且在相同的迭代终止条件、光滑算子和粗网格算子的条件下,比较了基于四类插值算子的瀑布型多重网格法的收敛速度.

二次序列响应面法分析重力坝的动力可靠度

提出了用二次序列响应面法分析重力坝可靠度的方法。该方法用界面元法对重力坝进行确定性计算 ,在适当的区间内用统计的方法确定各变量的样本点 ,经过若干次重复计算 ,由界面元法的计算结果可以得到该结构的响应面函数 ,然后由这一函数算出重力坝可靠度的近似值。用同样的方法可得第二、第三个响应面函数 ,并使可靠度计算结果逐步达到良好的精度要求。这一方法与统计可靠度分析方法相比可以减少大量的计算工作量。对于包含混凝土特性和坝上游水位等随机变量的重力坝 ,本文用上述方法计算了一些关键时刻重力坝抗裂的动力可靠度 ,并据此分析了在整个地震过程中该坝抗裂可靠指标 β(t)随时间 t的变化规律。

隧道TBM施工管片衬砌三维计算模型

基于三维非线性界面元和弹塑性理论 ,建立了隧洞双护盾全断面掘进机 (TBM)施工管片衬砌三维计算模型 .这种界面元法能够进行单元交界面的弹塑性分析而无需设置任何形式的夹层单元 ,同时可以较好地模拟 TBM施工隧洞管片之间螺栓的连接作用及各种软弱面的不连续变形特征 .理论分析和工程算例表明 ,提出的分析模型仿真性强。

用非连续介质模型分析拱坝坝肩的动力稳定性

拱坝坝肩岩体内包含断层、裂隙等结构面,分析坝肩岩体的稳定性宜采用非连续介质力学模型。界面元可以较好地模拟相邻两单元界面上位移的不连续性,适用于描述单元之间的分离和滑移现象,用于坝肩稳定可靠度分析可以得到更加符合实际的计算结果。坝肩稳定分析中涉及到的水压荷载、地震作用、岩石的力学参数等均为随机变量,适合用结构可靠度理论分析坝肩的稳定性。坝肩岩体是变形体,其受力后产生的应力和变形是判断坝肩稳定性的主要指标,以断层、界面上的抗拉、抗剪能力作为可靠度计算的强度准则,建立极限状态方程,采用响应面法计算坝肩稳定的动力可靠度。坝肩稳定可靠性是结构体系可靠度分析问题,在研究破坏模式的基础上,通过修改劲度矩阵模拟结构状态的变化,跟踪计算各单元的可靠度,最后得到坝肩稳定的可靠度或坝肩发生失稳的概率。针对某一拱坝进行坝肩动力稳定可靠度分析的结果表明,采用非连续介质力学模型和响应面法计算坝肩稳定的可靠度是可行的,得到的结果是合理的。