有限元强度折减法

摘要： 文章以重庆人高路二期道路工程(K0+000~K1+240)项目中风化岩层路堑垂直高边坡工程为依托,运用Midas GTS NX软件基于有限元强度折减法(SRM)针对项目2;垂直边坡每一级开挖支护施工进行了边坡稳定模拟分析,并根据分析结果确认了施工要点,为现场实际施工提供了有效的指导,同时为未来的岩质边坡施工阶段边坡稳定性分析提供了方法借鉴。

摘要： 坡脚处基坑开挖会导致边坡稳定性降低。为了研究几何参数和强度参数对边坡稳定性的影响,文章结合工程实例利用有限元软件建立二维平面应变数值模型,分别改变多级边坡的级数、坡率、平台宽度、岩土体内摩擦角和黏结力,采用有限元强度折减法计算边坡稳定安全系数。研究表明,坡脚处基坑开挖深度逐步加大,边坡稳定性安全系数逐步减小;边坡级数、坡率以及平台宽度的变化,实质上是通过改变临界失稳状态下,最大剪应变区域的大小而影响多级边坡稳定性。此外,内摩擦角和黏聚力对边坡稳定性的影响较为敏感。

摘要： 以日照市岚山区某弃土场为研究对象,通过对现场调研并采样开展直剪试验,在压实度分别为90%、92%和95%的情况下取得不同的黏聚力c和内摩擦角Φ值,通过MIDAS GTS NX进行数据模拟,选取Mohr-Coulomb模型,采用有限元强度折减法(SRM)算出边坡的等效应变塑性区及安全系数,以此分析边坡稳定性。利用数值模拟的结果,分别绘制坡高、坡比与安全系数的关系图,归类分析不同坡高和坡度对边坡稳定性系数的变化规律。通过边坡稳定影响因素的敏感性分析,分析影响边坡稳定性各因素与边坡安全系数之间的相关性,即分析各因素的变化对于边坡安全系数的影响程度。

摘要： 以某高速公路滑坡为例,通过地调、钻探及位移监测等方法,分析该滑坡体类型、滑动破坏模式及滑面位置。采用简化Bishop法和传递系数法,计算该滑坡体的稳定安全系数及剩余下滑力,并在此基础上结合工程具体情况制定了清方+挡土墙+骨架护坡的治理方案。对清方后的滑坡体采用极限平衡法和有限元强度折减法进行分析,分析结果基本一致,表明治理后滑坡稳定,运营过程中效果良好。

摘要： 为克服有限元强度折减法求解锚杆支护边坡稳定安全系数效果较差的问题,引入以等效强度理论为基础的锚杆密度因子,采用均匀化方法求解锚固边坡复合岩体的等效强度参数;并以浙江交工西南分公司在黔项目某工程边坡为背景,运用有限元强度折减法和ABAQUS有限元软件,分别对以常规桁架单元和等效复合岩体两种模拟形式下的边坡稳定性进行对比分析计算。研究结果表明:前者难以模拟锚杆对边坡岩体的加固效果,而后者模拟效果显著且有效。研究结果可为锚固边坡稳定性分析相关数值模拟研究及工程实践提供参考。

摘要： 建立高填方渠段的典型断面模型,对南水北调中线渠段渗流场进行仿真分析,对典型部位选取合适断面进行定量化研究。在增加至一定极限水位的工况下,在某一时刻达到限度,渗流量增加,可能会造成渠道两侧土体的滑坡,因此对于对高填方渠道的运行中可能造成的破坏及风险进行评估非常有必要。

摘要： 为解决在建黑山南北高速公路复理石边坡牵引式工程滑坡、滑塌问题,提出采用钻孔灌注桩预支护后开挖实施桩间支护,建立完善桩间排水系统的新型圆桩支护排水方案,并详细介绍了悬臂式桩支护、锚拉式桩支护、承台式双排桩支护的工程应用及选取代表段采用有限元强度折减法进行分析.结果表明:圆桩支护排水系统组合结构优势明显,能较好地解决复理石边坡的滑塌问题.

摘要： 随着城市建设快速发展和建设用地日益紧张,在丘陵地带开挖山体造地的工程建设也日益增多,常形成土岩组合的高边坡,易产生滑坡、崩塌等地质灾害,对人身安全和工程质量构成重大隐患.本文以广东省清远市某大型小区内开挖形成的土岩组合高边坡为研究对象,调查边坡工程地质特征,采用极射赤平投影法和有限元强度折减法计算边坡的稳定性和破坏模式,结果显示边坡上覆残积土和全强风化岩处于基本稳定状态,边坡中下部中微风化岩体整体稳定,局部浅层岩体结构面发育,切割体不稳定,存在崩塌、危岩体等.根据边坡稳定性现状和破坏模式,提出上覆土体采用"放坡+锚杆格构梁+排水工程+三维网植草防护+孤石处理",中下部岩体采用"削坡+挡石墙+安全防护网+排水工程+客土植草或燕窝槽式复绿"的综合治理措施.工程竣工后运行良好,治理效果较为明显.

摘要： 本文以柬埔寨55号公路边坡为依托工程,使用有限元强度折减法和极限平衡法对边坡进行不同方案下稳定分析。用ABAQUS软件建模分析了不同嵌入深度的锚杆、不同深度的抗滑桩、不同抗滑桩的加固位置对边坡加固的影响。研究结果表明,随着锚杆锚固深度的增加,边坡的安全系数随之增加。抗滑桩在边坡下层能起到更好的加固作用,抗滑桩的锚固深度到达一定值后边坡安全系数趋于稳定。本文的研究结果可为类似工程提供参考。

摘要： 路堑高边坡施工中经常遇到边坡失稳现象.尤其在地质不良地区,常常需要采取多种加固措施,才能确保边坡施工质量及安全.准确分析边坡稳定性,对于路堑高边坡显得尤为重要.目前人们主要采用极限平衡法、有限元强度折减法等数值方法来分析边坡的稳定性.相较于有限元强度折减法,极限平衡法由于具有计算方法较为简单,不需要使用专业软件,结论与有限元强度折减法大体一致等优点,更容易被广大工程技术人员掌握.极其适合一线施工人员对路堑高边坡稳定性进行定量分析,从而指导施工.

摘要： 有限元强度折减法的有效性及结果评价决定该方法是否能在工程上得到认可及推广的关键.本文基于有理论解的地基承载力问题和澳大利亚计算机应用协会(ACADS)边坡稳定性典型考题,通过计算值与理论解的对比以及塑性贯通区结果,对有限元强度折减法用于边坡稳定分析的有效性、失稳判据以及结果评价等问题进行了系统研究,提出了以塑性带宽度与长度之比检验计算结果的方法.结果发现,在足够且合理的网格密度下,有限元强度折减法分析边坡稳定性是有效的,不同类型的临界状态判据差异不大,而塑性区贯通判据最为客观;临界状态时塑性带的宽度与长度之比与安全系数的计算精度有很高的相关性,其值越小,精度越高,当塑性区相对宽度b/L小于0.05时,安全系数相对误差一般小于5％;对于强度折减法计算结果的精度评价,只要所得的等效塑性应变分布能确定滑动机制和大致的滑动面位置,其安全系数计算结果与更细密的网格的结果差异一般也在5％以内,精度就是足够的.

摘要： 基于摩尔—库伦强度准则,利用GEO5软件分析了土坡稳定分析中有限元计算参数、土体材料参数、填挖方对有限元强度折减法计算结果的影响,同时,通过4个基本模型的综合分析,给出了在利用有限元强度折减法分析土坡稳定时,边界范围、网格划分、迭代收敛标准应当满足的条件,不同情况下应当选择何种本构模型,不进行折减的非抗剪强度参数(弹性模量、泊松比、剪胀角)应当如何取值以及如何考虑填挖方过程的影响.基于这些结论,系统地说明了在利用有限元强度折减法分析土坡稳定时,如何合理地建模,并得到可靠的土坡稳定安全系数和等效塑性应变分布.

摘要： 有限元强度折减法即降低滑动面材料抗剪强度指标f、c法,所降低的倍数k就是材料强度储备安全系数.计算时采用了逐步降低f、c方法的有限元非线性计算.用逐步降低滑动区材料抗剪强度指标f、c法,反映失稳破坏的渐进过程,包括滑面的滑裂屈服部位和塑性区发展过程,从而得出地基的失稳破坏机理.

摘要： 针对舟曲8.8泥石流灾后重建项目的一项重要工程——舟曲春长南路东侧高边坡治理工程,为了评价其稳定性及加固效果,应用极限平衡法与有限元强度折减法,分别在自然静力、地震及降雨三种工况下对其进行稳定性对比综合分析.计算结果表明:极限平衡法中计算方法的假定不同造成了计算结果的差异,有限元强度折减法中边坡失稳的两种判据对边坡的稳定性判别具有一致性,当计算过程中解不收敛时,边坡塑性区贯通,边坡失稳破坏:且当采用预应力锚索对边坡加固后,其对降雨和地震两种作用更加敏感.通过对比分析,该边坡加固措施合理可靠.

摘要： 采用有限元强度折减法对埋入式抗滑桩加固滑坡的分析发现,对于设计工况某一给定的设计安全系数条件下,埋入式桩应承担的滑坡推力设计值等于全长桩承担的滑坡推力设计值.在极限破坏工况下,桩悬臂段越长,滑体越顶滑动破坏时对应的稳定安全系数也越大,桩承担的滑坡推力越大.由此提出埋入式抗滑桩加固滑坡设计时,埋入式桩的合理桩长可采用强度折减数值方法根据设计安全系数确定,埋入式桩应承担的滑坡推力设计值可用有限元强度折减法计算,也可用传统极限平衡法按全长桩计算.

摘要： 对于分级修建的边坡,如何选择合适的平台宽度还有待研究.利用离心模型试验和有限元强度折减法对加筋土边坡进行分析,探讨平台分级的影响.试验表明,设置平台可以使边坡分解成若干个次级边坡,边坡分级后,其整体破坏向各个次级边坡集中,失稳部分的规模有所减少;加筋增强了边坡的整体性,能够强化次级边坡之间的独立性;合适的宽度可以使滑动面只发生在次级边坡中,对整体安全是有利的.有限元计算表明,边坡高度较大时,土的黏聚力的作用就会削弱,通过将高大的边坡变成高度较小的次级边坡,能够充分发挥黏聚力对边坡稳定的作用.而加筋的主要效果就是给土体提供一个似黏聚力.也就是说,合适的边坡高度分级能够充分发挥筋材的加筋效果.另外,对加筋高边坡来说,筋材的模量和延伸率是更为关键的材料参数.延伸率不足,在其他筋材的强度还没有发挥时被拉断,就达不到共同承载的目的.

摘要： 指出直接针对非关联塑性岩土体进行稳定性分析时存在的两类问题,即如何折减问题和数值不稳定问题.对于第一个问题,建议了两种折减方案并给出了所遵循的基本原则;对于第二个问题,则建议采用Davis 公式.当采用Davis 公式开展非关联塑性岩土体的稳定性分析时,尤其对于高摩擦角和低剪胀角的情况,基于原始Davis 公式会严重低估岩土体的稳定性.认识到原始Davis 公式的形式是导致低估的主要原因,基于应力圆与破坏包线的相对关系对该形式进行了修正.通过一均质土坡和一含有软弱底层土坡算例,采用有限元强度折减技术对所提出的修正Davis 公式进行了验证,数值结果表明:利用Davis 公式,非关联塑性岩土体材料能够转化为等效的关联塑性岩土体材料,这种等效有利于数值分析的稳定;与原始Davis 公式相比,基于所推荐的修正Davis 公式的有限元强度折减法能够获得更加精确的稳定性分析结果,有利于工程稳定性的精准预测.

摘要： 随着边坡稳定性被广泛研究,对于边坡安全系数的敏感性分析具有重要意义.本文以均质边坡为例,探讨了岩土体抗剪强度参数以及屈服准则的选取对边坡安全系数的影响.通过边坡稳定性安全系数影响因素的敏感性分析,计算结果表明:①随着坡角的减缓,边坡安全系数逐步增大.②泊松比对安全系数影响不大,计算时可根据经验选取.③抗剪强度参数与安全系数呈正相关,并且具有一定线性关系:Φ保持不变,c每增加5kPa,安全系数增加0.04～0.08;当c保持不变,Φ每增加2.5°安全系数增加0.09～0.11.④不同的屈服准则得到的安全系数不同:不同屈服准则计算出的安全系数具有相对稳定性,也就是说随着内聚力的变化,不同屈服准则得到的安全系数的变化保持相对稳定;DP准则匹配MC准则来计算边坡稳定性安全系数的时候,DP准则外接MC外角点(DP1)时为边坡稳定性安全系数的上限(偏于经济或危险),DP准则内切MC准则屈服面内角点(DP3)时为边坡稳定性安全系数的下限(保守或安全).文章最后总结探讨了强度折减法获取边坡稳定性安全系数存在的问题,并针对这些问题,提出了作者的看法.

摘要： 本文采用目前边坡稳定性分析比较流行的强度折减法,对比研究了MIDAS/GTS、FLAC、ANSYS配合Drucker-Prager(简称D-P)屈服准则和Mohr-Coulomb(简称M-C)屈服准则时软黏土、硬黏土、弱膨胀土3种工况下计算结果的偏差.软黏土工况下D-P准则和M-C准则计算结果的偏差相对较小,当边坡土体为硬黏土时,采用D-P准则与采用M-C准则计算结果的偏差明显增加.3种软件2种屈服准则下的计算结果都反映出,硬黏土的滑动面比弱膨胀土和软黏土的滑动面浅,而且同等情况下MIDAS计算得到的滑动面比ANSYS计算得到的滑动面浅;坡度较小时FLAC(M-C)计算的安全系数比MIDAS(M-C)计算得到的大,坡度较大时则相反;坡度较小时计算过程中先出现塑性区贯通,后出现计算不收敛;坡度较大时计算过程中先出现计算不收敛,后出现塑性区贯通.坡度较小时计算不收敛时的折减系数与出现塑性区贯通时的折减系数差别较大;坡度较大时这一差别较小,甚至计算到不收敛时塑性区仍未贯通,在用MIDAS计算时这一现象反映得更加明显.

摘要： 在现行计算方法中，通常采用不平衡推力法等传统方法设计抗滑桩。尽管国内外岩土工程技术人员通过研究使传统算法取得了较大的进展，但仍有许多不完善的地方，特别对于多排抗滑桩治理工程的设计计算，传统方法更难胜任，而采用有限元强度折减法则能解决这些问题。通过文中工程实例的设计计算可以看出，由于有限元强度折减法可以充分考虑桩—土之间的共同作用，可以得到推力与抗力的分布形式;可以分析不同桩长和桩位对治理工程稳定性的影响，并进行治理方案的优化设计;可以得到作用在埋入式抗滑桩土的推力与抗力，因此能较好地进行抗滑桩治理工程的设计计算。

摘要： 本发明涉及一种基于有限元单元节点的子午线轮胎胎面花纹有限元自动建模方法，该建模方法基于有限元单元节点构建胎面花纹有限元三维网格模型，通过MATLAB编程与AutoCAD二次开发技术并结合HyperMesh软件操作，实现了由胎面花纹二维结构设计图直接生成轮胎有限元三维网格模型，省去了构建胎面花纹三维几何造型的繁琐步骤，大幅提高了建模效率，同时保证了有限元网格单元的高质量特性。本发明由胎面花纹二维结构设计图通过建模程序自动生成轮胎花纹有限元三维网格模型，建模效率比传统方法提高了一倍以上，建模过程科学高效，具有很大的应用价值，并且为子午线轮胎复杂胎面花纹有限元自动建模技术的探索提供了新的思路。

摘要： 本发明公开了一种活塞销孔的有限元网格圆整方法，用于将活塞有限元网格中，单一直径，且直径为R的销孔有限元网格调整为端部呈喇叭口，其包括：1)以上述销孔有限元网格的轴线为Z轴构建坐标系；2)利用三角函数关系确定销孔有限元网格的喇叭口段中，各处有限元网格节点的坐标。该有限元网格圆整方法能够将活塞有限元网格中单一直径的销孔有限元网格调整为端部呈喇叭口，利于提高有限元分析的精度。本发明还公开了一种活塞有限元分析方法，其应用了上述活塞销孔的有限元网格圆整方法，避免了销孔上朝向活塞内部的喇叭口由软件自动生成，提高有活塞的有限元网格中销孔的喇叭口处的网格精度，利于确保该活塞有限元分析方法的精度。

摘要： 本发明公开了一种基于abaqus有限元软件的切石机基础有限元建模及动力仿真分析方法，abaqus有限元软件包括前处理、求解和后处理三大步骤。前处理主要是有限元建模及网格划分；求解是对已建好的有限元模型进行计算；后处理则是对计算结果进行分析、处理。本发明分析方法简单，以切石机基础建立有限元模型，为有限元模拟达到预期的研究效果，能够得到精确地仿真数据。

摘要： 本发明提供一种基于逆有限元与有限元方法的结构状态监测及载荷识别方法，包括：选用适配的逆壳单元对板壳结构进行离散；基于mindlin板理论计算每个逆壳单元的膜应变、弯曲应变以及剪切应变；在逆壳单元的上下表面选取应变测量点，并在应变测量点上粘贴应变传感器实时测量应变，得到应变测量数据；基于应变测量数据，计算每个逆壳单元的膜应变以及曲率；基于最小二乘方法构造泛函，对节点自由度求导，得到逆壳单元的类刚度矩阵和载荷矩阵并组装，赋予恰当的边界条件，计算结构的位移场；利用有限元方法构建的位移场与加载力向量之间的关系，并利用Tikhonov降低应变采集和位移重构产生的误差，实现对结构的状态信息的监测和载荷信息识别。

摘要： 一种基于有限元超收敛性的静电场光滑有限元数值算法。输入数据，所述数据为数值数据；根据节点编号和节点坐标，对所有节点按照节点序号顺序循环，并判断其是否为内部节点；当节点为内部节点时，确定重构点附近的单元集合，计算重构点附近超收敛点坐标和超收敛点原始梯度，以此计算多项式展开和重构梯度，所述内部节点为至少预设数目的单元的共同节点；当节点不为内部节点时，确定重构点附近的单元集合，计算不同单元中重构点的梯度和重构点梯度平均值。本发明提出了一种高精度、高效率的静电场光滑有限元数值计算方法，在保证计算效率的前提下，极大改善了静电场梯度计算的精度与收敛速度。

摘要： 本发明涉及一种基于有限元单元节点的子午线轮胎胎面花纹有限元自动建模方法，该建模方法基于有限元单元节点构建胎面花纹有限元三维网格模型，通过MATLAB编程与AutoCAD二次开发技术并结合HyperMesh软件操作，实现了由胎面花纹二维结构设计图直接生成轮胎有限元三维网格模型，省去了构建胎面花纹三维几何造型的繁琐步骤，大幅提高了建模效率，同时保证了有限元网格单元的高质量特性。本发明由胎面花纹二维结构设计图通过建模程序自动生成轮胎花纹有限元三维网格模型，建模效率比传统方法提高了一倍以上，建模过程科学高效，具有很大的应用价值，并且为子午线轮胎复杂胎面花纹有限元自动建模技术的探索提供了新的思路。

摘要： 本发明公开了一种活塞销孔的有限元网格圆整方法，用于将活塞有限元网格中，单一直径，且直径为R的销孔有限元网格调整为端部呈喇叭口，其包括：1)以上述销孔有限元网格的轴线为Z轴构建坐标系；2)利用三角函数关系确定销孔有限元网格的喇叭口段中，各处有限元网格节点的坐标。该有限元网格圆整方法能够将活塞有限元网格中单一直径的销孔有限元网格调整为端部呈喇叭口，利于提高有限元分析的精度。本发明还公开了一种活塞有限元分析方法，其应用了上述活塞销孔的有限元网格圆整方法，避免了销孔上朝向活塞内部的喇叭口由软件自动生成，提高有活塞的有限元网格中销孔的喇叭口处的网格精度，利于确保该活塞有限元分析方法的精度。

摘要： 本发明提出的一种轨道交通空调机架安装强度的有限元分析方法、系统，通过将空调内质量集中的系统部件壳单元模拟生成腔体，同时简化内部元器件为单个质量单元，并创建腔体和质量单元之间刚性连接，得到系统部件的FEM模型，再根据实际情况，对相应系统部件的FEM模型的编辑，使其通过梁单元安装在空调基座后，与空调机架的FEM模型组装后即可进行仿真分析。通过本发明的方法保证了分析结果的精度，提高了仿真分析的效率。

摘要： 本发明公开了一种基于有限元强度折减法的边坡支护结构设计方法，它包括：步骤1、确定支护结构形式，确定支护结构尺寸及布置；步骤2、建立支护结构边坡有限元模型，支护结构采用弹性本构的结构单元进行模拟，根据边坡工程安全等级确定边坡安全系数Fs，获得有限元模型中折减后的土体粘聚力c折减和内摩擦角步骤3、对有限元模型进行弹塑性静力分析获得各个支护结构的内力，根据内力进行支护结构设计；解决了现有边坡支护结构设计方法未考虑变形协调以及需要假定外力分布形式的不足。

摘要： 本发明公开了一种基于有限元强度折减法的支护结构边坡稳定评价方法，它包括根据支护结构边坡的设计文件，获取支护结构的极限承载能力；根据支护结构边坡设计文件中的模型建立有限元模型；对有限元模型土体单元的粘聚力c和内摩擦角采用强度折减法进行折减，通过折减后得到的一组以上的粘聚力c和内摩擦角对有限元模型进行弹塑性应力应变分析，试算出一组粘聚力c和内摩擦角，使其对应的有限元模型中的任意一个支护结构最先达到极限承载能力即认为此时的粘聚力c和内摩擦角对应的折减系数为该支护结构边坡的安全系数；解决了采用有限元强度折减法在计算支护结构边坡安全系数时安全系数严重失真等技术问题。