三维断裂问题中的位移不连续方法

1

作者 Zvyaguin AV Smirnov NN +1 位作者 Luzhin AA Shamina AA 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2020年第4期69-93,共25页

该研究将位移不连续方法引入三维空间中对边界元数值方法进行改进,旨在有效地减少计算过程中三维空间单元数.该方法通过对裂缝表面进行基础单元划分来表征弹性介质的非连续特征,并有效地降低了计算规模.此外,该文还给出了一个基于双层... 该研究将位移不连续方法引入三维空间中对边界元数值方法进行改进,旨在有效地减少计算过程中三维空间单元数.该方法通过对裂缝表面进行基础单元划分来表征弹性介质的非连续特征,并有效地降低了计算规模.此外,该文还给出了一个基于双层位势的新基本解.与此同时,可认为该方法能有效地模拟水力裂缝扩展及其与天然断层之间的相互作用效应. 展开更多

关键词 三维空间 弹性介质 裂缝 边界单元法 位移不连续方法

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一种变位移约束限的结构拓扑优化方法 被引量：9

2

作者 荣见华 邢晓娟 邓果 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期431-439,共9页

针对仅有位移约束和重量最小的结构拓扑优化问题,基于ICM(独立、连续、映射)方法思路,提出了一种变位移约束限的结构拓扑优化方法.在每一轮子循环迭代求解开始时,为了控制拓扑设计变量的变化量,形成和引进了新的位移约束限.另外,建立了... 针对仅有位移约束和重量最小的结构拓扑优化问题,基于ICM(独立、连续、映射)方法思路,提出了一种变位移约束限的结构拓扑优化方法.在每一轮子循环迭代求解开始时,为了控制拓扑设计变量的变化量,形成和引进了新的位移约束限.另外,建立了单元删除阈值和几轮迭代循环的单元删除策略.为了确保优化迭代中结构非奇异和方法具有增添单元的功能,在结构孔洞和边界周围引入了一层人工材料单元,并建立了一套有效结构信息到结构最大设计域信息的映射转换方法.结合对偶求解方法,形成了一种新的连续体结构的拓扑优化方法.给出的算例表明该方法没有目标函数的振荡现象,且验证了该方法的正确性和有效性. 展开更多

关键词 拓扑优化 位移约束 连续体结构 ICM方法 渐进结构优化

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行波输入下连续梁桥纵向墩梁相对位移碰撞效应分析 被引量：5

3

作者 周光伟 李建中 +1 位作者 陈昌萍 钱长照 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2012年第4期51-57,共7页

结合多跨连续梁桥的结构特点,提出了一种能模拟联间碰撞行为的连续梁桥碰撞分析模型。用非线性时程方法对行波输入下连续梁桥的地震碰撞反应进行了参数分析。结果表明:相邻联的周期比对短周期联位移的碰撞效应较大,考虑地震行波输入时... 结合多跨连续梁桥的结构特点,提出了一种能模拟联间碰撞行为的连续梁桥碰撞分析模型。用非线性时程方法对行波输入下连续梁桥的地震碰撞反应进行了参数分析。结果表明:相邻联的周期比对短周期联位移的碰撞效应较大,考虑地震行波输入时伸缩缝处的碰撞效应可能会大幅度增大墩梁的相对位移,从而增大了地震作用下发生落梁的风险;墩梁相对位移随滑动支座摩阻系数的增大而减小。最后提出用一个碰撞效应增大系数来考虑连续梁桥相互碰撞对墩梁相对位移的影响,利用碰撞效应增大系数的概念为连续梁桥防止落梁的设计提供了一个新的思路。 展开更多

关键词 连续梁桥 行波效应 碰撞效应 相对位移 非线性时程方法

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压载条件下裂纹断裂扩展的位移不连续数值分析 被引量：7

4

作者 黄醒春 顾隽超 夏小和 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第10期1486-1490,共5页

以土木工程中普遍存在的压缩荷载作用下裂纹扩展演化问题为研究背景 ,通过建立闭合裂纹表面接触阻力的缓和迭代及复合型裂纹尖端应力强度因子 K 、K 的数值渐近解法 ,将位移不连续数值方法 (DDM)应用于压载条件下二维复合型裂纹的断裂... 以土木工程中普遍存在的压缩荷载作用下裂纹扩展演化问题为研究背景 ,通过建立闭合裂纹表面接触阻力的缓和迭代及复合型裂纹尖端应力强度因子 K 、K 的数值渐近解法 ,将位移不连续数值方法 (DDM)应用于压载条件下二维复合型裂纹的断裂扩展分析 ,取得了与理论和实验吻合的计算结果 .所用方法能有效地避免裂纹尖端采用奇异单元及开裂过程单元重划分的繁琐 ,解决了裂纹闭合状态下缝面阻力的合理模拟 ,对压载复合裂纹问题分析有一定参考意义 . 展开更多

关键词 压缩荷载 复合型裂纹 断裂扩展 位移不连续数值方法

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任意多裂纹应力强度因子的位移不连续数值算法 被引量：6

5

作者 黄醒春 周斌 顾隽超 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期370-373,共4页

关键词 岩石 应力强度因子 位移不连续法 裂纹 数值方法

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非连续变形分析方法的改进及应用

6

作者 郑春梅 孙国富 +2 位作者 王明斌 蔚立元 李英超 《力学与实践》 北大核心 2016年第3期299-305,共7页

首先,采用位移收敛判据对非连续变形的岩石断裂分析进行改进并程序实现.其次,将非连续变形分析方法和裂隙网络渗流模型结合起来,建立了渗流应力耦合分析模型,研究了裂隙岩体变形对渗流的影响以及渗流与应力耦合作用下裂隙岩体的变形破... 首先,采用位移收敛判据对非连续变形的岩石断裂分析进行改进并程序实现.其次,将非连续变形分析方法和裂隙网络渗流模型结合起来,建立了渗流应力耦合分析模型,研究了裂隙岩体变形对渗流的影响以及渗流与应力耦合作用下裂隙岩体的变形破坏特征.研究发现,主干裂隙控制着渗流场分布,考虑耦合作用时的水头值比不考虑耦合作用时大,说明考虑耦合后坡体更容易变形失稳.改进前后裂纹扩展形态基本不变,表明程序计算的收敛判据是有效的. 展开更多

关键词 裂隙岩体 渗流应力耦合 位移收敛判据 非连续变形分析方法

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基于位移和应力灵敏度的结构拓扑优化设计 被引量：19

7

作者 荣见华 葛森 +2 位作者 邓果 邢晓娟 赵志军 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期518-529,共12页

针对仅有应力约束以及含位移和应力约束的重量最小结构拓扑优化问题,基于ICM(独立、连续、映射)方法和渐进结构优化方法的思路,提出了一种结构拓扑优化方法.在优化迭代循环的每一轮子循环迭代求解开始时,通过形成和引进新的位移和应力... 针对仅有应力约束以及含位移和应力约束的重量最小结构拓扑优化问题,基于ICM(独立、连续、映射)方法和渐进结构优化方法的思路,提出了一种结构拓扑优化方法.在优化迭代循环的每一轮子循环迭代求解开始时,通过形成和引进新的位移和应力约束限,自动构建设计变量移动限.将结构应力约束归并为几个最可能的有效应力约束,大大减少了应力灵敏度的分析量.另外,建立了单元删除阈值和几轮迭代循环的单元删除策略.为了确保优化迭代中结构非奇异和方法具有增添单元的功能,在结构孔洞和边界周围引入了一层人工材料单元,构建了其等效的优化模型.结合位移和应力灵敏度分析,形成了一种新的连续体结构的拓扑优化方法.给出的算例验证了该方法的正确性和有效性. 展开更多

关键词 拓扑优化 位移约束 应力约束 连续体结构 ICM方法

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结构拓扑优化ICM方法的改善 被引量：79

8

作者 隋允康 彭细荣 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期190-198,共9页

对结构拓扑优化的ICM(独立、连续、映射)方法进行了深入探讨,通过选取不同的过滤函数可以不进行每步删除而得到清晰的拓扑图形.以位移约束为例阐述了ICM方法建模及求解过程.对位移约束、频率约束、位移及频率约束、简谐载荷激励下动位... 对结构拓扑优化的ICM(独立、连续、映射)方法进行了深入探讨,通过选取不同的过滤函数可以不进行每步删除而得到清晰的拓扑图形.以位移约束为例阐述了ICM方法建模及求解过程.对位移约束、频率约束、位移及频率约束、简谐载荷激励下动位移幅值约束等拓扑优化进行了研究,计算算例表明ICIM方法在处理静力问题及动力问题的拓扑优化都是可行的.程序算法都在MSC.Nastran及MSC.Patran的二次开发环境下实现,与原软件有机结合在一起. 展开更多

关键词 ICM方法 拓扑优化 连续体结构 频率约束 位移约束 均匀化方法

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穿层锚杆作用效果的DDM数值建模及分析 被引量：2

9

作者 夏小和 黄醒春 +1 位作者 李波 沈为平 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期499-502,共4页

根据穿层岩石锚杆作用特点 ,通过建立以层面粘结力 C、内摩察角等效表述的数值模型 ,将位移不连续方法 (DDM)应用于深部硐室层状岩石顶板锚杆支护效果的分析 .探讨了不同锚固条件下硐室顶板的铅垂位移特征 ;通过 DDM计算结果与传统梁... 根据穿层岩石锚杆作用特点 ,通过建立以层面粘结力 C、内摩察角等效表述的数值模型 ,将位移不连续方法 (DDM)应用于深部硐室层状岩石顶板锚杆支护效果的分析 .探讨了不同锚固条件下硐室顶板的铅垂位移特征 ;通过 DDM计算结果与传统梁理论所得结果的比较及顶板围岩应力分布特征的分析 ,指出了利用梁理论进行锚杆支护设计的不合理性 .结果表明 ,合理的地下层状岩石锚杆支护参数设计应在考虑锚杆与围岩的共同作用条件下计算 . 展开更多

关键词 层状岩石 穿层锚杆 ddm建模 锚固效果 锚杆支护 应力分布 位移不连续方法 地下工程

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曲线钢箱连续梁桥极限承载能力分析 被引量：3

10

作者 刘斌 《广东公路交通》 2015年第2期15-18,共4页

采用弹塑性有限元方法,结合工程实际,建立了曲线钢箱连续梁桥三维板壳单元模型,进行了桥梁整体结构极限承载能力分析,分析过程中考虑了几何非线性、应力钢化与材料非线性对结构极限承载能力的影响。研究结果表明,曲线钢箱连续梁桥具有... 采用弹塑性有限元方法,结合工程实际,建立了曲线钢箱连续梁桥三维板壳单元模型,进行了桥梁整体结构极限承载能力分析,分析过程中考虑了几何非线性、应力钢化与材料非线性对结构极限承载能力的影响。研究结果表明,曲线钢箱连续梁桥具有承载能力高的特点,在市政或公路桥梁建设中具有较好的应用前景。研究结论可供今后同类桥梁设计和分析参考。 展开更多

关键词 曲线钢箱连续梁桥 弹塑性有限元方法 极限承载能力 荷载 -位移曲线

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连续梁的多结点力矩分配法 被引量：2

11

作者 张宇 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2003年第5期77-80,共4页

计算了连续梁在结点力偶荷载作用下柔度矩阵的表达式,在此基础上,提出了多结点力矩分配法.对于一个承受任意荷载的N个结点的连续梁,该方法同时松开多个结点,通过迭代获得各结点转角值,然后利用杆件的转角位移方程就可获得杆端弯矩的值.... 计算了连续梁在结点力偶荷载作用下柔度矩阵的表达式,在此基础上,提出了多结点力矩分配法.对于一个承受任意荷载的N个结点的连续梁,该方法同时松开多个结点,通过迭代获得各结点转角值,然后利用杆件的转角位移方程就可获得杆端弯矩的值.该方法综合了位移法和力矩分配法的优点,较传统力矩分配法可显著减少计算工作量. 展开更多

关键词 连续梁 多结点力矩分配法 位移法 柔度矩阵 计算方法

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岩体中应力波传播规律研究方法进展 被引量：7

12

作者 李建春 范立峰 李郑梁 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期845-858,共14页

应力波在岩体中传播规律的研究是分析工程岩体动力稳定性的基础。天然岩体中包含的大量节理对应力波的传播规律具有显著的影响。应力波在岩体中传播时会出现幅值的衰减以及波速的降低,在此过程中,节理在应力波的作用下会出现张开、闭合... 应力波在岩体中传播规律的研究是分析工程岩体动力稳定性的基础。天然岩体中包含的大量节理对应力波的传播规律具有显著的影响。应力波在岩体中传播时会出现幅值的衰减以及波速的降低,在此过程中,节理在应力波的作用下会出现张开、闭合和滑移变形。目前,应力波在岩体中的一维和二维传播规律分析方法比较成熟,这些方法主要分为非连续介质方法与动态等效连续介质方法以及双尺度非连续耦合方法。借助这些方法,研究者们开展了线性和非线性节理对应力波传播规律影响的研究。本综述将详细地总结上述3种方法,探讨它们的优缺点,并提出值得进一步研究的问题。 展开更多

关键词 岩体 应力波 节理 位移不连续方法 等效介质方法

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多跨预应力连续梁桥合龙方案优化分析 被引量：4

13

作者 董方晏 《西部交通科技》 2020年第11期148-150,191,共4页

对于多跨预应力连续梁桥的施工,选择合理的合龙方案至关重要。文章介绍了多跨连续梁桥合龙方案的制定准则,并以那坪洞双线大桥为例,分析了11种合龙方案对主梁内力、应力和位移的影响,确定了最优合龙方案,保证了梁体在合理的内力作用下... 对于多跨预应力连续梁桥的施工,选择合理的合龙方案至关重要。文章介绍了多跨连续梁桥合龙方案的制定准则,并以那坪洞双线大桥为例,分析了11种合龙方案对主梁内力、应力和位移的影响,确定了最优合龙方案,保证了梁体在合理的内力作用下顺利合龙。 展开更多

关键词 多跨预应力连续梁桥 合龙方案 悬臂施工方法 主梁内力 应力 位移

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射孔对破裂压力及裂缝形态影响数值模拟研究 被引量：9

14

作者 庄照锋 张士诚 +1 位作者 王伯军 张劲 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期141-144,共4页

针对射孔对水力压裂过程中的破裂压力以及裂缝形态的问题,通过建立不同射孔方位和不同远场主应力条件下裂缝扩展模型,将位移不连续方法(DDM)应用于水力压裂过程中的力学分析研究,同时在裂缝扩展准则上运用修正了的G准则—F准则并进行裂... 针对射孔对水力压裂过程中的破裂压力以及裂缝形态的问题,通过建立不同射孔方位和不同远场主应力条件下裂缝扩展模型,将位移不连续方法(DDM)应用于水力压裂过程中的力学分析研究,同时在裂缝扩展准则上运用修正了的G准则—F准则并进行裂缝扩展规律研究。根据不同射孔方位和不同远场主应力条件下裂缝扩展的模拟计算,在地应力大小和方位确定的情况下,破裂压力随着射孔方位的增大而升高,并且随着方位角的增大,裂缝形态会发生转向,而且裂缝壁面粗糙,会增大压裂液摩阻。对于实际的射孔参数优化设计和压裂施工具有参考意义。 展开更多

关键词 ddm位移不连续方法 F准则 裂缝扩展 射孔方位

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非线性变形节理中纵波传播特性的理论研究 被引量：13

15

作者 宋林 闫玉湛 +2 位作者 韩八晓 刘建忠 邵珠山 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期133-140,236,共8页

基于波前动量守恒理论和位移不连续方法所提出的时域分析新方法,引入岩石非线性法向本构关系,对弹性纵波在岩石非线性节理中的传播特性进行了理论分析。采用节理变形的双曲线模型(BB模型),获得纵波P波斜入射非线性节理的传播波动方程,... 基于波前动量守恒理论和位移不连续方法所提出的时域分析新方法,引入岩石非线性法向本构关系,对弹性纵波在岩石非线性节理中的传播特性进行了理论分析。采用节理变形的双曲线模型(BB模型),获得纵波P波斜入射非线性节理的传播波动方程,并通过参数研究分析了在岩石节理中节理非线性系数、节理初始刚度、应力波入射角和入射波幅值等因素对纵波传播规律的影响。结果表明:所推导的应力波传播方程在考虑多种非线性问题时,通过迭代计算即可方便求出透射波和反射波的数值解,避免了复杂的数学运算;当波斜入射节理面时,产生了波型转换,节理变形的非线性对透射波和反射波有较大影响,透射系数和反射系数并非随着非线性参数的变化而单调变化。时域内所推导的波传播方程更有益于波斜入射时非线性参数的广泛研究,为开展该方面的理论研究工作提供了借鉴。 展开更多

关键词 动量守恒理论 位移不连续方法 双曲线模型 非线性节理 传播规律 纵波

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斜井水力压裂过程中的缝间干扰力学机理研究 被引量：4

16

作者 王伯军 张士诚 张劲 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期203-206,共4页

根据斜井水力压裂过程中的多裂缝扩展规律的调研,通过建立不同裂缝缝长和不同裂缝分布关系的模型,将位移不连续方法应用于斜井水力压裂过程中的力学干扰分析研究,同时在裂缝扩展准则上运用了修正了的能量释放率准则(G准则)——F准则进... 根据斜井水力压裂过程中的多裂缝扩展规律的调研,通过建立不同裂缝缝长和不同裂缝分布关系的模型,将位移不连续方法应用于斜井水力压裂过程中的力学干扰分析研究,同时在裂缝扩展准则上运用了修正了的能量释放率准则(G准则)——F准则进行裂缝间的裂缝扩展影响规律研究。根据不同裂缝缝长和不同裂缝分布关系的内外裂尖缝间干扰因子的模拟计算,结果表明:裂缝间距离越近受干扰程度越大,裂缝间的干扰不但有促进裂缝扩展的干扰也有阻止裂缝扩展的干扰。 展开更多

关键词 缝间干扰 位移不连续方法 F准则 裂缝扩展 缝间干扰因子

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基于拓扑优化的微夹钳设计 被引量：5

17

作者 李震 孙宝元 杨贵玉 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期210-214,共5页

采用以互能和应变能比值作为目标函数的柔性结构拓扑优化方法完成了微夹钳的概念设计.结合具体的夹持对象和工作环境,在微夹钳概念设计基础上确定了微夹钳的最终结构形式.采用有限元法分析了微夹钳的传动比与夹持力,并在万能工具显微镜... 采用以互能和应变能比值作为目标函数的柔性结构拓扑优化方法完成了微夹钳的概念设计.结合具体的夹持对象和工作环境,在微夹钳概念设计基础上确定了微夹钳的最终结构形式.采用有限元法分析了微夹钳的传动比与夹持力,并在万能工具显微镜下测量了微夹钳原型的传动比与夹持力.试验结果表明:当微夹钳钳口尺寸为0.45mm时,微夹钳的平均传动比为22.89,最大夹持力为356.16mN,并且钳口的位移和夹持力与压电陶瓷的输入位移有良好的线性关系,与有限元计算结果基本吻合.这表明连续体拓扑优化方法在微夹钳的设计中有着重要指导作用. 展开更多

关键词 微夹钳 拓扑优化 万能工具显微镜 有限元法分析 优化方法 夹持力 传动比 工作环境 概念设计 结构拓扑 目标函数 结构形式 设计基础 试验结果 16mN 线性关系 压电陶瓷 指导作用 计算结果 应变能 连续体 钳口 位移

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单元形状对有限元法计算精度的影响 被引量：1

18

作者 冯卫星 《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》 1987年第3期58-62,共5页

本文讨论了单元几何形状对有限元计算精度的影响,阐明了什么形状的单元是合理的单元及其理由。

关键词 有限元法计算 等参元 形函数 位移场 有限元解 位移函数 数值方法 列向量 连续体力学 数学物理方程

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页岩气藏水平井分段压裂缝间应力干扰全三维模拟 被引量：8

19

作者 唐慧莹 张东旭 +2 位作者 刘环竭 梁海鹏 张烈辉 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第5期37-44,共8页

已有多裂缝应力干扰分析模型多基于二维或拟三维假设,该类模型只能考虑裂缝沿水平面的扩展与水平方向的就地应力大小,同时对裂缝形态有较强约束。为了更加准确地分析三维空间多裂缝干扰模式,建立了基于三角形单元位移不连续方法的全三... 已有多裂缝应力干扰分析模型多基于二维或拟三维假设,该类模型只能考虑裂缝沿水平面的扩展与水平方向的就地应力大小,同时对裂缝形态有较强约束。为了更加准确地分析三维空间多裂缝干扰模式,建立了基于三角形单元位移不连续方法的全三维多裂缝扩展数值模型,对采用二维与三维模型预测的应力干扰强度进行了比较,计算了多裂缝扩展引起的三维空间应力分布。模拟结果表明:全三维压裂模型能够更加准确地刻画地层应力分布与裂缝形态。与二维模型预测的结果相比,三维模型预测的裂缝间应力干扰更弱,预测的裂缝变形诱导应力变化和裂缝扩展速度更小。 展开更多

关键词 水平井水力压裂 应力干扰 三维模拟 页岩油藏 位移不连续方法

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