岩土工程数值计算方法作业.doc

  1. 1、本文档共9页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
岩土工程数值计算方法作业

0 引言 目前,数值模拟方法有很多种,如有限差分法、有限单元法、边界单元法、离散单元法等。这些方法在不同的应用领域起着重要作用。数值模拟有着其他研究方法无法比拟的优越性。它可以考虑众多影响因素,进行多方案的快速对比,在参数敏感性分析中具有明显优势。此外,很多数值模拟软件具有强大的前处理和后处理功能,显著提高了输入和输出结果的可视化程度。以上优点决定了数值模拟方法应用的广泛性。目前已在矿山、土木工程、机械、航天等领域均被广泛采用。 当然,数值模拟也并非完美无缺。因为其求解问题的方法,要么是对基本方程和相应定解条件的直接近似求解;要么是求解原问题的等效积分方程的近似解;或者将连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题再求近似解等等。不过,数值模拟方法也在不断发展,其求解结果的精度准确性,实用性等也会越来越高。 1 有限元软件ABAQUS 简介 有限元法是利用离散化将无限自由度的连续体力学问题变成有限单元节点参数的计算,虽然它的解是近似的,但适当选择单元的形状与大小,可使近似解达到满意的精度。 有限元法的基本思路就是将结构体假想地分割成为有限个单元所组成的组合体,即在计算的图形上划分网格,分成有限个单元。通过构造插值位移函数,利用最小势能原理,将总位能求极值建立方程组,从而解得单元节点的位移值,进一步求得应力值。 ABAQUS是由美国HKS公司研制的目前国际上最为先进的大型通用有限元计算分析软件之一,其非线性(材料、几何、接触)力学分析功能处于世界领先水平,在国内外许多领域得到广泛应用。 对于岩土工程ABAQUS用分区的方式来表达岩石等脆性材料在承载作用下的非线性行为,拉—压区使用等向硬化弹塑性模型,流动法则为相关联流动法则。模型基于古典塑性理论,受压屈服面为Drucker—Prager形式,在p-q平面上为一直线,偏量平面上为圆,半径2S: 式中:;;为硬化参数;为流动法则中的比例参数。其它区使用弹性开裂模型,开裂前为线弹性本构关系,开裂后仍采用弹性本构关系,开裂时使用开裂塑性破坏面确定裂缝发生的应力状态和裂缝的方向,并计算出开裂时的应变增量。受拉破坏面也为Drucker—Prager形式,函数表达式如下式 式中:与式(1)相同,但不计缝面上的应力量;为单轴开裂拉应力;f为输入常数,在平面应力状态、一向应力达单轴极限抗压强度时,另一向拉应力与单轴开裂拉应力的比值;为输入常数,单轴开裂拉应力与单轴极限抗压强度之比;为硬化常数,为流动法则中的比例参数。模型采用与受拉破坏面相关联流动法则。岩石等脆性材料的受拉破坏面函数与受压屈服面函数不相关,破坏面与受压屈服面都采用平均正应力的负值p和Mises应力q表达的函数形式。 3模型采用理论简介 根据经典力学的相关理论,在诸多简化及近似的基础上,可以对某些采矿工程中的力学为题进行理论分析(如圆形巷道开挖后最终应力场及位移场的分布),但求解范围很窄,对大部分力学问题都束手无策,而且所得结果的实际应用意义不大,因而理论分析不能作为解决采矿工程中力学问题的根本途径。相似模拟能为巷道开挖、采煤工作面生产、锚杆支护等许多力学问题提供定性或“半定量”的分析依据,但这种方法同样有分析结果可信度无法保证、结论无法广泛应用等弊端,他也不能从根本上解决复杂的采矿工程力学问题。 文章首先建立模型分析了莫尔-库伦屈服准则与没有任何屈服准则条件下巷道变形的情况,并找出与实际较相符的材料模式。然后建立模型分别确定锚杆支护的间距、长度、排距及帮底锚杆的最佳角度。实际岩体的力学性质由于受地下水、构造应力、裂隙等因素的影响,无论是选用莫尔-库伦材料模式还是无屈服准则的屈服模式,都不能很好的揭示实际的围岩应力状况。这是因为莫尔-库伦准则虽然揭示了材料抗拉性能与抗剪性能之间的关系,是目前最通用的屈服准则,有万能屈服准则之称,被应用到很多领域,在岩石、混凝土材料中应用更为广泛。但是莫尔-库伦准则忽略了中间主应力的影响,对于二维的有限元计算模型基本还能满足要求,在三维的情况下它的作用效果就要受到质疑了。 HoeK和Brown根据岩体性质的理论与实践经验,试图用实验及回归分析方法推导出岩块和岩体破坏时主应力之间的关系,他们做了大量的工作,先后得出了很多有重大实际意义的经验公式和结论,HoeK-Brown岩体破坏准则也因此有着不同的形式,截止目前,比较成熟,受到学者们的一致认可的公式如下: ………………………………………………(1) 式中:——岩体破坏时的最大主应力,MPa; ——岩体破坏时的最小主应力,MPa; ——岩体试件的单轴抗压强度,MPa; M,S——岩体的结构特征常数,可根据围岩岩体强度、RQD值、节理间距、节理条件及地下水5项指标综合确定。 式(1)中,取=0,的值即为岩体的单轴抗压

文档评论(0)

kakaxi + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档