巖土工程自適應(yīng)錨位技術(shù)的有限元理論分析

巖土工程有限元分析軟件 plaxis2d2015? 案例教程 北京筑信達工程咨詢有限公司 北京市古城西街19號研發(fā)主樓4層，100043 目錄 新奧法（natm）隧道開挖....................................................................................................1 1.1輸入............................................................................................................................2 1.2生成網(wǎng)格...........................................................

\"有限元\"技術(shù)經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展歷史,在其理論和算法的同時日趨完善,在各類相應(yīng)的工程領(lǐng)域上得到廣泛應(yīng)用,對于巖土工程領(lǐng)域來說有限元技術(shù)的不斷應(yīng)用促進了它的發(fā)展。

巖土工程是服務(wù)于人類的重要工程項目,為保障巖土工程的建設(shè)質(zhì)量和建設(shè)效率,可運用有限元分析完成對巖土工程的解讀,從而推動巖土工程的施工順利完成.然而,巖土工程有限元分析中的一些問題切實存在,影響巖土工程質(zhì)量與效果.基于此,針對巖土工程有限元分析展開解讀,分析存在的若干問題,旨在提升巖土工程質(zhì)量,控制巖土工程風(fēng)險.

網(wǎng)格離散誤差是有限元上限分析計算誤差的主要來源。為了對計算網(wǎng)格進行優(yōu)化,從而有效地降低數(shù)值離散誤差,基于前沿推進網(wǎng)格劃分技術(shù)并以單元內(nèi)能量耗散率的相對大小為控制指標(biāo),提出了一種有限元上限分析的網(wǎng)格自適應(yīng)策略。首先,引入前沿推進網(wǎng)格劃分技術(shù),實現(xiàn)在網(wǎng)格生成過程中對單元尺寸和形狀的靈活控制;其次,將當(dāng)前計算網(wǎng)格中各單元能量耗散率的相對大小轉(zhuǎn)化為新計算網(wǎng)格中單元尺寸的分布信息,并以此指示新計算網(wǎng)格的生成,成功地實現(xiàn)了有限元上限分析計算網(wǎng)格的自適應(yīng)優(yōu)化;最后,通過算例分析驗證了所提出方法的有效性。

巖土工程有限元分析法法及其應(yīng)用 學(xué)院：土木工程學(xué)院 班級：****班 姓名：pantakill 2013.3.15 一、巖土工程的介紹 巖土工程專業(yè)是解決各類工程中關(guān)于巖石、土的工程技術(shù)問題的 科學(xué)。雖然巖土工程計算機分析在大多數(shù)情況下只能給出定性分析結(jié) 果，但巖土工程計算機分析對工程師決策是非常有意義的。開展巖土 工程問題計算機分析研究是一個重要的研究方向。 二、經(jīng)典巖土極限分析法的發(fā)展及其存在的問題 （1）將地基或者土坡引入極限狀態(tài)有兩種方法： 1、增量加載，例如地基承載力； 2、強度折減，例如將地基或者土坡的強度折減fs倍。 （2）土體處于極限平衡狀態(tài)有兩個力學(xué)特征： 1、土體已處于瀕臨破壞失穩(wěn)狀態(tài)，因而它可作為巖土工程破壞失 穩(wěn)的依據(jù)； 2、巖土材料強度得到充分發(fā)揮。 （3）當(dāng)前采用的經(jīng)典極限分析法有如下幾類： 1

\"有限元\"的首次出現(xiàn)到現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于巖土工程已經(jīng)有30多年,30多年的發(fā)展使其理論越來越科學(xué)合理、算法越來越精細,有了很大的進步,結(jié)構(gòu)的離散化作為\"有限元\"的核心思想,是將實際結(jié)構(gòu)通過假裝想象離散為數(shù)目的有規(guī)則的單元體組合,通過對離散體的分析得出巖土工程的精準(zhǔn)度來取代實際結(jié)構(gòu)的情況,這樣就解決了那些巖土工程中遇到的理論無法解決的問題.

\"有限元\"這個名詞第一次出現(xiàn),到今天有限元在巖土工程上得到廣泛應(yīng)用,經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展歷史,理論和算法都已經(jīng)日趨完善。有限元的核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化,就是將實際結(jié)構(gòu)假想地離散為有限數(shù)目的規(guī)則單元組合體,實際結(jié)構(gòu)的物理性能可以通過對離散體進行分析,得出滿足巖土工程精度的近似結(jié)果來替代對實際結(jié)構(gòu)的分析,這樣可以解決很多實際巖土工程需要解決而理論分析又無法解決的復(fù)雜問題。

從有限元極限分析法的優(yōu)點上來看,該方法特別適合在巖土工程中應(yīng)用,也得到了較好的發(fā)展。在實際應(yīng)用過程中,是需要做出假設(shè)并求解的,而且應(yīng)用的范圍有一定的局限性,這是有限元極限分析法應(yīng)該創(chuàng)新的地方,在科技進步之下,對方法進行完善,讓其適用的范圍有所擴大,同時也推動在巖土工程中應(yīng)用的價值。本文主要從有限元極限分析法做出了介紹,進而分析其在巖土工程中實際的應(yīng)用。

\"有限元\"的首次出現(xiàn)到現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于巖土工程已經(jīng)有30多年,30多年的發(fā)展使其理論越來越科學(xué)合理、算法越來越精細,有了很大的進步,結(jié)構(gòu)的離散化作為\"有限元\"的核心思想,是將實際結(jié)構(gòu)通過假裝想象離散為數(shù)目的有規(guī)則的單元體組合,通過對離散體的分析得出巖土工程的精準(zhǔn)度來取代實際結(jié)構(gòu)的情況,這樣就解決了那些巖土工程中遇到的理論無法解決的問題。

有限元極限分析法在巖土工程中的應(yīng)用取得了較好的效果,但是在實際使用時需要假設(shè)和求解,應(yīng)用范圍有一定的局限性.隨著科技的進步,該方法不斷完善,其適用范圍不斷擴大.本文對有限元極限分析法理論進行了介紹,并對其在巖土工程中的實際應(yīng)用進行了分析.

目前數(shù)值模擬方法主要有:有限差分法、有限元法、邊界元法、離散元法、流形元法以及無單元法。這些研究方法在科學(xué)研究和工程應(yīng)用方面,無論是過去還是現(xiàn)在都發(fā)揮著重要的作用。在巖土工程領(lǐng)域,有限元數(shù)值模擬方法起著重要的輔助和指導(dǎo)作用。

巖土工程主要研究巖體與土體的工程問題,包括地基基礎(chǔ)、邊坡和地下工程等,由于巖體和土體一般是不連續(xù)介質(zhì),目前非線性有限元已經(jīng)是研究工程中非線性問題較為有效的工具之一。

巖土工程中的央向?qū)ο笥邢拊绦蛟O(shè)計——介紹了面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法，按照這種方潔，建立了有限元模型的類，給出了類的c++語言描述和它的實現(xiàn)方法t并設(shè)計了基于windows95/98／nt平臺的巖土工程有限元軟件。相關(guān)的類和方法包括處理矩陣的類、單元類、節(jié)點類、...

考慮巖土工程中力學(xué)參數(shù)和荷載的不確定性,將它們視為未知但有界的物理量,用區(qū)間變量表示,以平面問題為例建立了區(qū)間有限元方法。

針對大型巖土工程有限元模擬中等參元網(wǎng)格、三角形(四面體)網(wǎng)格、無網(wǎng)格等方法的缺陷,介紹了插值重構(gòu)有限元法的基本原理,圍繞把無網(wǎng)格法的特性應(yīng)用到三角形(四面體)網(wǎng)格,改變其插值函數(shù)的思想,將這種方法應(yīng)用到了巖土工程中。工程實例證明,此方法和傳統(tǒng)的三角形(四面體)網(wǎng)格有限元法相比有著節(jié)點應(yīng)力連續(xù)、精度高等優(yōu)勢,并且有著比等參元有更高的收斂率,在大型巖土工程中有著重要的應(yīng)用價值。

隨著cad技術(shù)在工程中的廣泛應(yīng)用，如何利用cad技術(shù)來解決巖土工程問題，實現(xiàn)有限元網(wǎng)格自動剖分，將技術(shù)人員從手工劃分網(wǎng)格和讀入節(jié)點坐標(biāo)的繁瑣勞動中解放出來，這一直是巖土工作者關(guān)心的問題。針對上述情況，本文介紹了在autocad2000環(huán)境下，進行有限元網(wǎng)格自動剖分的技術(shù)。其思想是先整體剖分網(wǎng)格，再讓網(wǎng)格局部適應(yīng)。

區(qū)間有限元在巖土工程中的應(yīng)用——考慮巖土工程中力學(xué)參數(shù)和荷載的不確定性，將它們視為未知但有界的物理量，用區(qū)間變量表示，以平面問題為例建立了區(qū)間有限元方法。

在巖土工程中進行有限元分析時需要求解大型線性方程組,常用的直接法會占用較大的內(nèi)存,耗費計算時間較長,計算節(jié)點規(guī)模有限。用超松弛迭代–預(yù)處理共軛梯度法(ssor-pcg)求解大型稀疏線性方程組,并提出ssor-pcg法的一套優(yōu)化內(nèi)存占用量和計算時間的實現(xiàn)方案。算例結(jié)果證明,此方案下的求解器在一臺奔騰2.80ghz主頻、1.0gb內(nèi)存的個人電腦上,在50min之內(nèi),可求解約30×104節(jié)點三維模型的剛度方程,其計算結(jié)果也可滿足需要。

有限元極限分析法的發(fā)展及其在巖土工程中的應(yīng)用——有限元極限分析法具有有限元法與經(jīng)典極限分析法兩者的優(yōu)點　　特別適用于巖土工程設(shè)計（邊(滑)坡、地基、隧道）變革巖土工程設(shè)計方法

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有限元極限分析法兼有數(shù)值分析法與經(jīng)典極限分析法兩者的優(yōu)點,特別適用于巖土工程的分析與設(shè)計。20世紀(jì)初,國內(nèi)巖土工程界應(yīng)用國際上通用程序,大力發(fā)展有限元極限分析法并拓寬其在巖土工程中的應(yīng)用。在基本理論研究、提高計算精度、拓寬應(yīng)用范圍及工程實際應(yīng)用等方面取得了很大成績。重點介紹作者及其合作者的一些研究成果。主要包括巖土工程安全系數(shù)定義、方法原理、整體失穩(wěn)判據(jù)、強度準(zhǔn)則的推導(dǎo)、選用及提高計算精度等方面的研究。應(yīng)用范圍從二維擴大到三維,從均質(zhì)土坡、土基擴大到有節(jié)理的巖質(zhì)邊坡與巖基,從穩(wěn)定滲流擴大到不穩(wěn)定滲流、從邊坡與地基工程擴大到隧道、還用于尋找邊(滑)坡中的多個潛在滑面,進行巖土與結(jié)構(gòu)共同作用的支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計,計算機仿真地基承載板載荷試驗等應(yīng)用項目,以逐漸達到革新巖土工程設(shè)計方法的目的。

對巖土工程有限元強度折減法的幾點思考