岩土工程三维接触问题的求解及其工程应用

摘要

岩土工程问题中存在着各种不连续面,如岩体中的节理、滑坡中的滑坡面、各类基础与地基之间的接触面、挡土墙与土体之间的接触面等.不连续面的存在显然对结构及岩土体的受力变形有着不可忽视的影响,因此,在计算中不能无视它的存在.目前,有限元法等数值方法虽然已经广泛地用于岩土工程问题的求解,但对上述不连续变形问题的求解却尚未很好地解决.该文的主要目的就是试图将它作为三维接触问题来处理,采用有限元方法去实现其求解.该文首先分析了目前有限元中处理不连续变形问题的常用方法,指出其不合理的地方,并提出将此类问题作为接触问题来处理更为合理,因为它可将不连续变形面的主要特点反映出来,即:(1)接触面具有相应的抗剪强度,即当接触面上某一点处的切向应力小于该点处的抗剪强度时,接触点对共同变形;达到其抗剪强度时,则沿接触面切向发生相对滑动;(2)在整个变形过程中,发生接触的变形体不能相互侵入.针对接触问题的有限元求解,文献[1]中提出了

目录

文摘

英文文摘

第1章概述

1.1问题的提出及选题意义

1.2不连续变形问题的数值分析方法与应用现状

1.2.1有限元法中采用界面单元

1.2.2离散元

1.2.3刚体有限元

1.2.4非连续变形分析方法

1.2. 5流形元法

1.3接触问题的有限元法

1.3.1接触问题对不连续面的力学描述

1.3.2接触问题的有限元求解方法

1.4论文的主要研究内容及技术线路

第2章接触问题有限元基本公式的建立

2.1接触问题有限元常用的接触界面单元

2.2三维接触问题的虚功原理

2.2.1接触边界上的受力变形条件

2.2.2利用虚位移原理建立三维接触问题有限元法的计算公式

2.3空间接触问题的有限元公式

2.3.1有限元法概述

2.3.2三维有限等参元法的基本公式

第3章接触问题有限元计算的实施

3.1引言

3.2三维接触问题有限元算法的实现

3.2.1程序设计思想及方法

3.2.2程序计算中的坐标系统

3.2.3关于接触状态的有关问题

3.2.4单元刚度矩阵的形成

3.2.5总刚度矩阵、荷载列阵、位移列阵的形成

3.2.6位移边界条件的处理

3.2.7关于方程组的求解问题及其相关量的存储问题

第4章岩土工程三维接触问题的算例

4.1概述

4.2刚性条形基础的基底压力分布

4.3圆形刚性基础的基底压力分布

4.4抗滑桩与土的共同作用

4.4.1工程概况

4.4.2无抗滑桩时边坡问题的计算

4.4.3桩土共同作用问题的计算模型及计算参数

4.4.4桩土共同作用问题的计算结果

结论

致谢

参考文献

攻读硕士研究生期间发表的论文