非连续变形与位移(DDD)方法及其工程应用

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:mumu12312
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本文基于连续介质力学、统计损伤理论与接触力学,提出了一种新颖的能够有效模拟节理岩体非线性变形与破坏行为的全过程分析方法,即非连续变形与位移分析方法(Thediscontinuousdeformationanddisplacementmethod,简称DDD方法)。该方法通过将经典的RFPA方法与DDA方法在理论与程序层面进行深度耦合,从而能够继承并融合两者的优势,并能够提供一种描述岩体从连续到非连续全过程行为的统一的、完整的物理数学表达,非常适合于模拟涉及小变形阶段(包括裂纹萌生、扩展与贯通等)与大位移阶段(包括块体平移、旋转与相互接触等)的岩体结构失稳破坏行为。在DDD方法中,通过推导统一的总体平衡方程,以联合求解连续问题和非连续问题,实现了利用统一的计算模型同时模拟连续的子区域和非连续的结构面的力学行为;通过构建特定的破裂序列,沟通连续介质与非连续介质方法,实现了岩石材料从连续介质到非连续介质的自动转化;通过建立统一的分析框架,完整概括岩石小变形阶段的破碎过程与大位移阶段的运动与接触过程,实现了岩石材料破坏失稳的全过程模拟。
  进一步地,为了提升单个块体的变形能力,细化快体内应力、应变场的分布,有限单元被嵌入到模型块体中。同时,这些内含的有限单元也赋予了单个完整块体进一步破碎的能力。即,包含特定数量有限单元的块体是可变形的,且在计算过程中可逐步破碎成更小的可变形块体。正是由于在块体中嵌入了有限单元,因此单个块体的应力场和应变场是可以精细计算得到的。在传统的DDA方法中,无论块体的形状如何,单个分割块体的应力和应变均会是常数,显然这样的处理对于纵横比较大的块体或具有尖锐角的块体是不适当的。虽然可以通过减小块体系统平均块体尺寸的方式得以改善,但计算成本会因此增加。另外,一块完整的DDD块体内部可以产生新裂纹,如果强度准则得到持续满足,它可以破坏成若干块更小的块体。满足强度准则的单元被称为破坏单元,破坏单元的边界被认为是新形成的可接触边,滑动、张开和锁定等可以沿着这些新形成的接触边产生。即,由于这些可接触边的存在,临近块体间的力学互动是允许的。
  此外,本文通过多组数值试验对提出的DDD方法的正确性与有效性加以证实。该方法计算应力分布、挠曲变形、动力滑移、强度特征等的表现得以检验。同时,进一步分析了非均匀试样中的裂纹萌生与扩展过程、块体系统的复杂失稳模式、高陡岩石边坡的滑坡失稳和反倾节理坡体的倾倒失稳行为等。结果表明,DDD方法的模拟结果与理论分析、前人研究成果和试验观测结果均能够很好地吻合。总体看来,本文所提出的DDD方法是非常值得信赖的,能够有效应用于模拟节理岩体的非线性力学行为中来。
  综上所述,DDD方法作为一种RFPA与DDA相耦合的方法,能够将分析域采用统一的模型进行分析,实现岩石类材料从连续介质到非连续介质的自动转化,能够很好地模拟岩体工程中常见的岩石渐进破坏全过程与瞬时失稳破坏过程,克服了经典的RFPA方法与DDA方法的不足,这些提升均使得DDD方法相比传统的连续介质方法与非连续介质方法的适用范围更广,更能满足实际工程的需要。尽管仍然面临一些挑战,然而DDD方法已经表现出来了不同于传统数值方法的独特优势。
其他文献
水声传感器网络(UASNs)具有长传输延时、窄带宽、节点资源受限、频繁连接中断等特点,被看作延迟/中断容忍网络(DTNs),因此可以将DTN协议引入UASNs解决上述问题。但是,传统的针对陆地通信的DTN协议应用于水下会增加网络延时,且无法解决节点资源受限的问题,这使得水声通信的传输效率低,能耗大,网络寿命短。在此背景下,本文提出了一种基于DTN网络协议架构的水声传感器网络跨层协议新机制,将网络层
工业窑炉作为复杂难控类工业对象,一直是控制界关注与探索的课题之一.该文以玻璃窑炉为研究对象,给出一套完整的智能控制策略.基于实际控制操作中调整控制增益的思想,提出一种鲁棒自校正模糊控制器,并针对两种不同对象进行了仿真研究,验证其性能指标优于传统模糊控制器,在分析窑炉特性的基础上,以温度系统为例,根据其被 控参数多、大滞后、非线性等特点,提出分层分区的智能控制策略:上层采用模糊监督控制器,为下层提
学位
该文作者对多媒体监控系统作了较为全面系统的介绍.进行了工业过程多媒体监控系统的设计,将静态图像锁定、报警及图像处理技术与监控技术相结合,对工业过程多媒体监控软件包进行设计、软件编程,并进行软件包的调试、功能测试,结果表明本软件包是有效的.
学位
微等离子体不仅具有传统等离子体的主要特性,通常还具有体积小、功耗低、温度低、电子密度/温度高、可大气压下操作等诸多优点,因此在光谱分析中受到关注,并被广泛用作其原子化器与激发源、或相关样品处理~([1,2])。尖端放电是一类常用的放电微等离子体技术,其结构简单、易于驱动,更有利于实现光谱分析仪器的小型化(图1)。然而也存在激发能力较弱、易受传统进样方式引入的样品水分与基体的影响等~([3,4])。
系统仿真是分析、研究和设计各种复杂系统的有力工具.仿真系统分为两大类:连续系统和离散事件系统.该文以一个面向连续系统的计算机实时仿真系统的实现为背景,从系统的实用性出发,详细讨论该仿真系统的硬件设计与软件开发.
学位
背景和目的:ω-3系脂肪酸尤其是DHA在孕期营养的重要性越来越受到关注,但关于ω-3系脂肪酸与妊娠结局研究不多。方法:在墨西哥库埃纳瓦卡市进行了一项双盲、随机、对照研究来评价孕期DHA的补充是否影响母亲怀孕时间及婴儿出生状况。1094名18~35岁的孕妇随机分为两组,从孕
语音是人类交流和认识世界的最重要方式之一,其中蕴含的信息仅次于视觉。随着人工智能的高速发展,人机交互成为当下研究的热点之一,让机器具备识别和表达情感的能力成为研究者的目标,语音情感分析的重要性日益突出。  在语音情感分析领域,目前常见研究是研究定长的语音情感分析,专门研究变长的语音情感分析的很少,由于语音信号本身长度具有可变性,本文主要研究变长语音信号的语音情感分析。在现实生活中,语音信号的长度基
在舆情分析领域,传统的舆情分析研判模型通常基于专家意见和制定推理规则构建,其缺点是模型构建依赖于行业专家的知识积累且耗时长久。在当今自媒体时代下,各行各业越来越重视舆情特别是负面舆情,利用知识图谱快速构建舆情分析研判模型具有实际应用价值。知识图谱分为通用知识图谱、领域知识图谱和跨语言知识图谱,目前知识图谱多为通用知识图谱,涉警舆情领域的知识图谱研究还不多见,构建涉警舆情知识图谱并用于涉警舆情分析研
学位
随着物联网相关技术的不断进步和发展,种类繁多的智能设备逐渐走进日常生活,智能可穿戴设备在人群中的普及率大大提高,并开始广泛应用于各种社交领域以提供给人们更加便捷的社交体验。传统穿戴式设备一般需要由手机相连作为辅助才可以使用,但随着技术的不断成熟,其已经演化为可以独立于其他设备使用的设备,所以穿戴式设备的无线通信安全问题成为众人关注的焦点。  穿戴设备间建立安全的通信信道主要依赖于多方的加密密钥,而
新型复合材料钢-连续纤维复合筋(简称SFCB),由内部钢筋和外部FRP材料制成。考虑到针对SFCB梁弯曲性能进行了多项研究,但目前对用SFCB筋纵向加固的RC梁的剪切性能还未有相关的探索。为了促进这种新型筋材的应用,本文探讨了SFCB筋加固混凝土梁抗剪性能的试验研究。  本研究介绍了钢筋混凝土梁的剪切性能的试验结果,用钢-连续玻璃纤维复合筋(GSFCB)纵向加固。在静荷载下测试了16根混凝土梁。8