平面应变条件下强度折减弹塑性有限元法及其应用

摘要

强度折减弹塑性有限元法在边坡稳定分析中的应用正逐渐受到重视,本文对其中的有关问题进行了深入探讨,主要的研究工作包括:1.本文在总结前人工作的基础上,针对不同中主应力系数,基于推广的SMP准则,推导建立了各种应力状态下一般粘性土强度参数之间的换算关系.将平面应变条件下的强度参数与三轴压缩状态下的强度参数进行了比较,并对两者的关系曲线进行数据拟合得到近似关系式.2.利用推导出的平面应变状态与三轴压缩状态下强度参数之间的转换关系式,结合抗剪强度折减技术,发展土工稳定问题的强度折减弹塑性有限元数值分析方法,并编制相应的计算程序,进行边坡稳定的有限元数值分析.3.通过编制的弹塑性有限元数值分析程序,计算了垂直边坡和两例天然边坡的稳定安全系数,并与采用三轴压缩条件下土的强度参数的计算结果进行对比分析可得,采用三轴应力条件下的强度参数将低估平面应变条件下的极限承载力.4.采用Visual C++编写了面向对象的有限元数值分析程序,该计算程序不仅具有较强的计算功能,而且拥有丰富的前后处理功能.在后处理中,有限元计算结果可以通过彩色云图和等值线两种方法表达.利用计算机的图形实时显示技术,实现了对边坡失稳的评判过程,即通过对计算结果实时显示图形的观察,分析强度折减过程中广义塑性应变的发展变化,进而评判边坡的稳定性.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明

1绪论

1.1引言

1.2平面应变条件下土的抗剪强度参数选取

1.3边坡稳定分析方法综述

1.3.1极限平衡法

1.3.2极限分析法

1.3.3有限元圆弧搜索法

1.3.4强度折减有限元法

1.4强度折减技术

1.4.1安全系数的定义

1.4.2强度折减技术

1.5论文主要研究工作

2平面应变条件下土的抗剪强度参数

2.1土的强度参数选取

2.2平面应变条件下土的抗剪强度参数

2.2.1平面应变条件下一般粘性土的SMP破坏准则

2.2.2平面应变条件下与三轴压缩条件下强度参数之间的比较

2.3一般应力条件下土的强度参数

2.3.1基于经验公式得到的关系

2.3.2基于推广SMP准则所得到的关系

2.3.3基于广义Mises屈服准则所得到的关系

2.4小结

3强度折减弹塑性有限元法

3.1土的变形特性

3.2土的本构模型

3.2.1弹性模型

3.2.2弹塑性模型

3.3 MCDP理想弹塑性本构模型及其数值实施方法

3.3.1 MCDP模型的弹塑性系数矩阵

3.3.2应力修正方法

3.4强度折减弹塑性有限元法

3.4.1强度折减法基本思想

3.4.2边坡失稳判据

3.5小结

4边坡稳定算例分析

4.1算例分析—Ⅰ

4.2算例分析—Ⅱ

4.3算例分析—Ⅲ

4.4小结

5有限元后处理技术

5.1有限元计算结果的可视化后处理

5.1.1云图和等值线

5.1.2双扫描线法

5.1.3单元物理量的面积等效

5.2边坡稳定性分析中的实时显示技术

5.3实时显示技术在判断边坡稳定性中的应用

5.4小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢

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