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相似文献
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1.
贮量集中有限元方法在渗流计算中的优点   总被引:2,自引:0,他引:2  
普通有限元方法和有限差分方法是渗流计算中常用的数值方法,而贮量集中有限元方法则很少被实际应用。为了使渗流计算者全面了解贮量集中有限元方法,并能够较多地应用这种方法,本文将渗流计算中的贮量集中有限元方法、普通有限元方法和有限差分方法进行了对比,具体比较和分析了有限元方程组的系数矩阵特征、计算工作量,通过具体的算例分析了它们的计算精度,由此指出:贮量集中有限元方法的计算精度与有限差分法基本相同,而远好于普通有限元法,它的计算工作量小于其他二种方法   相似文献   

2.
在求解非稳定地下水溶质运移模型时,若对流项占优,则模型表现出双曲方程的特性。针对这种特性,采用非标准Galerkin有限元方法进行求解是解决这类问题的有效途径。分别采用Wavelet-Galer-kin有限元方法、迎风有限元方法和特征有限元方法对强对流溶质运移模型进行了求解,并将其结果与标准Galerkin有限元和解析解进行对比。结果表明:标准Galerkin有限元方法会产生强烈的数值振荡;Wavelet-Galerkin有限元方法的时空定位效果好;迎风有限元方法能够有效降低数值振荡现象,但迎风因子对解的影响较大,而且会带来时间延迟;特征有限元方法能够提高解的精度,故可以认为特征有限元方法是求解强对流地下水溶质运移模型的首选方法。  相似文献   

3.
面向对象方法在Biot固结有限元程序中的应用   总被引:2,自引:0,他引:2  
陈善民  黄博 《岩土力学》2002,23(4):465-469
面向对象程序设计方法应用于有限元程序编制带来了相当大的优越性。但迄今为止,这种方法在岩土工程中的应用实例很少。至于用面向对象方法进行土力学中常见的Biot固结有限元分析软件的开发,尚未见报道。现将面向对象有限元方法引入Biot固结有限元程序编制中,用C++语言编制中一个Biot固结有限元程序实例。和结构化程序设计方法相比较,采用面向对象方法进行Biot固结有限元程序的编制,使程序的可维护性、可再生性、可扩充性和程序开发的效率都得到了很大的提高。指出将面向对象程序设计方法引入了Biot固结有限元程序的编制等岩土工程的数值计算领域,是今后的发展方向。  相似文献   

4.
This paper presents a ‘Eulerian‐like’ finite element technique to simulate the large accumulated displacements of piles subjected to multiple hammer blows. For each hammer blow, results are obtained using a standard small strain finite element model and, at the end of each hammer blow, material flow is taken into account with reference to a fixed finite element mesh. Residual stresses calculated at the Gauss integration points of the deformed finite element mesh are mapped on to the fixed finite element mesh, and these stresses are used as initial stresses for the next hammer blow. At the end of each hammer blow, stiffness and mass matrices are recalculated for the volume of material remaining inside the fixed finite element mesh. Results obtained with and without allowing material to flow through the fixed mesh are compared for several hammer blows. Build up of residual stresses, soil flow and yielded points around the pile are presented for plugged, partially‐plugged and unplugged piles. Using the new finite element technique, the driving of a pile from the soil surface is studied. The ability to analyse this and other large deformation problems is the main advantage of the new finite element technique. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

5.
提出了计算渗流场流量的虚拟单元法,推导了虚拟单元法有限元方程,并探讨了虚拟单元法的有限元实现方法,建立了虚拟单元法求解渗流流量的理论和方法体系。二维径向渗流和平底坝基算例比较分析表明,虚拟单元法具有计算精度高及有限元实现简单并容易编写通用程序等优点。虚拟单元法与中线法计算流量具有相同的精度,但在应用上虚拟单元法有一定优势。  相似文献   

6.
断裂问题的扩展有限元法研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
扩展有限元(extended finite element method,XFEM)是近年来发展起来的、在常规有限元框架内求解不连续问题的有效数值计算方法,其基于单位分解的思想,在常规有限元位移模式中加入能够反映裂纹面不连续性的跳跃函数及裂尖渐进位移场函数,避免了采用常规有限元计算断裂问题时需要对裂纹尖端重新加密网格造成的不便。在推导扩展有限元算法的基础上,分析了应力强度因子的J积分计算方法及积分区域的选取。采用XFEM对I型裂纹进行了计算,有限元网格独立于裂纹面,无需在裂纹尖端加密网格;分析了积分区域、网格密度对应力强度因子计算精度的影响,指出了计算应力强度因子的合适参数,验证了此方法的可靠性和准确性。  相似文献   

7.
Piles and diaphragm wall-supported berthing structure on marine soils are loaded laterally from horizontal soil movements generated by dredging. The literature on the adequacy of the finite element method modeling of berthing structure to analyze their behavior during dredging is limited. This paper describes a finite element approach for analyzing the lateral response of pile and diaphragm wall during dredging. Piles are represented by equivalent sheet-pile walls and a plane strain analysis using the finite element method is performed. Results from the finite element method are compared with full-scale field test data. Full-scale field test was conducted on a bearing structure to measure the lateral deflection on pile and diaphragm wall for their full length using inclinometer during dredging in sequence. The finite element method results are in good agreement with full-scale field results. Conclusions are drawn regarding application of the analytical method to study the effect of dredging on piles and diaphragm wall-supported berthing structures.  相似文献   

8.
The finite element method can be used to advantage in slope stability problems. This paper proposes a technique to search for the critical slip surface as well as to define and calculate the factor of safety for the slope, when the finite element method is used to model its formation. First, stresses are estimated at each Gaussian point from the finite element analysis. Then, the global stress smoothing method is applied to get a continuous stress field. Based on this stress field, the factor of safety is calculated for a specified slip surface by a stress integration scheme. An improved search strategy is proposed for a noncircular critical surface which starts with a search method for a circular critical surface. During the search process, points defining a trial slip surface can freely move in the finite element mesh subject to some kinematical constraints. This method can be applied to both the limit equilibrium method and the finite element method. Effects of the slope stress history and soil parameters on the resulting critical surface are investigated.  相似文献   

9.
用区间有限元计算边坡荷载组合效应   总被引:2,自引:2,他引:0  
喻和平  徐卫亚 《岩土力学》2006,27(6):899-902
边坡工程的稳定性受多种因素的影响,其荷载具有不确定性,可以用具有上、下限的区间数来表示,提出了用区间数学和有限元结合构成的区间有限元方法来求解边坡变形。以古树包边坡的变形为例,研究了该方法的可行性,并与常规有限元计算结果进行了比较,实例计算结果表明,该方法用于计算具有不确定性参数和荷载的工程问题的变形是有效的,与常规有限元的要考虑多种工况相比,计算工作量大大减少,使用简便,而计算结果却能满足工程需要,适合计算边坡工程。  相似文献   

10.
应用多尺度有限单元法模拟非均质多孔介质中的三维地下水流问题。与传统有限单元法相比,多尺度有限单元法的基函数具有能反映单元内参数变化的优点,所以这种方法能在大尺度上抓住解的小尺度特征获得较精确的解。在介绍多尺度有限单元法求解非均质多孔介质中三维地下水流问题的基本原理之后,对参数水平方向渐变垂直方向突变的非均质多孔介质中的三维地下水流和Borden实验场的三维地下水流分别用多尺度有限单元法和传统等参有限单元法进行了计算,结果表明在模拟高度非均质多孔介质中的三维地下水流问题时,多尺度有限单元法比传统有限单元法有效,既节省计算量又有较高的精度;在模拟非均质性弱的多孔介质中的三维地下水流问题时,多尺度有限单元法虽然也能在大尺度上获得较为精确的解,但效果不明显。  相似文献   

11.
强度折减有限元法中的单元阶次影响分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
李翠华  姜清辉  周创兵 《岩土力学》2013,34(11):3315-3320
强度折减有限元法是当前较为有效的边坡稳定性评价方法,且应用越来越广泛。但影响强度折减有限元法的因素有很多,单元阶次是其中比较重要的一个。通过3个经典算例,这些算例分别是二维地基承载力问题、二维边坡和三维边坡问题,分析了单元阶次的选择对强度折减法的影响。计算结果表明:随着单元的增多,线性单元和二次单元都从大于真实解的一侧来逼近真解;相对于二次单元,由于线性单元过“刚”,因此,会过高地估计安全系数,对于实际工程会偏于危险,且误差大,二次单元的误差是线性单元误差的1/8左右。在采用系统最大位移收敛与否的评判标准的基础上,利用二次单元来进行强度折减分析,则可以弥补这种线性单元的不足,得到更加合理的安全系数。二次单元比线性单元更适合于强度折减有限元法。  相似文献   

12.
边坡稳定分析的非线性有限元混合解法   总被引:2,自引:0,他引:2  
在对有限元强度折减法和有限元迭代解法的优缺点分析的基础上,提出了边坡稳定分析的非线性有限元混合解法,该法将有限元强度折减法和有限元迭代解法联合运用于边坡稳定分析,充分利用了两种方法的优点。即由有限元强度折减法搜索边坡可能滑动面,将可能滑动面在网格中画出,由迭代解法逐步迭代求得其滑动面的安全系数。并以算例和工程实例说明了此种方法的正确性和合理性。  相似文献   

13.
非稳定温度场的三维p型有限元方法研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
张杨  强晟 《岩土力学》2009,30(2):487-491
非稳定温度场的边界往往是温度梯度较大的区域,需要划分较密的网格。但在三维温度应力的计算中太密的网格往往使得计算成本很高。将p型阶谱有限元方法引入温度场的计算,则可以开拓一条解决这类问题的有效途径。研究了p型有限元中的温度边界条件和初值,编制了有关程序,对同一个算例,采用不同网格密度的常规有限元法和p型有限元法进行了温度场计算分析和对比。研究结果表明,用p型有限元进行非稳定温度场计算,在网格稀疏的条件下能够达到较高的精度。  相似文献   

14.
可变网格的有限单元分析在边坡稳定计算中的应用   总被引:3,自引:0,他引:3  
本文在非线性有限单元法的基础上,引进八节点的狭长单元来描述边坡中的滑动面,同时对于有限元单元网格可调节点坐标进行变更形成新的网格,于是利用原有基本网格架,通过多次有限元分析求出边坡中可能滑动面的稳定系数曲线K=f(),并进而确定最危险的滑动面,在此基础上开展一系列稳定分析工作。  相似文献   

15.
储层流固耦合的数学模型和非线性有限元方程   总被引:2,自引:0,他引:2  
张广明  刘合  张劲  吴恒安  王秀喜 《岩土力学》2010,31(5):1657-1662
根据饱和多孔介质固体骨架的平衡方程和多孔介质中流体的连续性方程,建立了储层流固耦合数学模型。模型中引入了Jaumann应力速率公式描述多孔介质固体骨架的大变形效应,并考虑了地应力、初始孔隙压力、初始流体密度和初始孔隙度对耦合模型的影响。基于与微分方程等价的加权余量公式,在空间域采用有限元离散,对时间域进行隐式差分格式离散,导出了以单元节点位移和单元节点孔隙压力为未知量的储层流固耦合的非线性有限元增量方程。该模型在石油工程中有广泛的应用,为储层流固耦合的数值模拟奠定了理论基础。  相似文献   

16.
李冬冬  肖明  陈俊涛  赵健 《岩土力学》2016,37(Z1):616-624
基于AutoCAD和OpenGL有限元可视化建模,利用Fortran语言对模型文件中的单元信息进行改写,提出了一种在地下厂房有限元模型中生成沥青单元网格的方法,显著减少了模型单元数与节点数,提高了建模与计算效率。采用隐式杆单元法模拟涂沥青锚杆,隐式柱单元法模拟普通锚杆,推导了其刚度矩阵及有限元迭代计算公式,并应用于地下厂房岩锚梁锚杆涂沥青段的有限元分析中。结果表明,吊车梁附近围岩破坏区减少,围岩深部锚杆应力增大,说明围岩受力特性得以改善,围岩和吊车梁整体安全度增大,符合工程实践经验。所提出的计算和单元再分方法可操作性和实用性大,可为类似工程有限元分析提供参考。  相似文献   

17.
考虑强度各向异性的边坡稳定有限元分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
王栋  金霞 《岩土力学》2008,29(3):667-672
天然沉积的土层总是表现出一定程度的强度各向异性,但现有的边坡稳定有限元分析极少考虑各向异性的影响。对大型有限元软件ABAQUS进行二次开发,使其能够考虑土体黏聚力随大主应力方向的变化,动态更新增量迭代求解过程中边坡不同位置处的抗剪强度,进而提出具备安全系数自动搜索功能的各向异性边坡稳定分析方法。计算结果表明,均匀边坡的有限元解与极限分析上限解相差很小。如果采用土体固结方向的黏聚力并按各向同性评价缓坡的稳定性,可能严重高估安全系数,尤其是在黏聚力较高的情况下。与极限分析不同,建立的强度更新有限元模型能够分析成层边坡的稳定性。  相似文献   

18.
地震动下考虑各向异性土体-盾构隧道数值模拟   总被引:4,自引:0,他引:4  
祝彦知  冯紫良  方志 《岩土力学》2005,26(5):710-716
针对层状土体-盾构隧道地震反应分析,引入了横观各向同性弹塑性模型,建立了横观各向同性介质的双渐近-多向透射边界条件。针对盾构隧道抗震设计的特点,基于横观各向同性弹塑性模型,研制了考虑层状土体各向异性和施工开挖效应,适合于地下结构动力计算的弹塑性动力有限元程序。在程序中对不同的材料采用了不同的本构关系和单元形式,并采用了关联流动法则和多种屈服准则,可同时进行横观各向同性土体与地下结构的平面应力、平面应变和轴对称问题的静动力有限元分析。最后,利用所研制的程序对上海地铁二号线石门一路站附近区间隧道在不同超越概率地震波输入下的地震反应进行了计算。结果表明,在层状土体-地铁盾构隧道的抗震分析中考虑土体各向异性的影响是必要的,所提出的计算模型是合理易行的。  相似文献   

19.
A new finite element scheme is proposed, in this paper, for solving two-dimensional wave propagation problems in multilayered soils resting on a rigid base. The multilayered soils are treated as multiple horizontal layers of lateral infinite extension in geometry. Since these horizontal layers can be truncated by two artificially truncated vertical boundaries, two high-order artificial boundary conditions are applied for propagating the incoming waves from the interior domain into the far field of the system. Both the semi-analytical method and the truncated boundary migration procedure are used to derive the high-order artificial boundary conditions, which are comprised of a physically meaningful dashpot and a generalized energy absorber. The main advantage of using the proposed finite element scheme is that the derived artificial boundary condition can be straightforwardly implemented in the finite element analysis, without violating the band/sparse structure of the conventional finite element equation. The related numerical examples have demonstrated that the proposed finite element scheme is of high accuracy in dealing with wave propagation problems in multiple horizontal layers.  相似文献   

20.
Integration of poromechanics and fracture mechanics plays an important role in understanding a series of thermal fracturing phenomena in subsurface porous media such as cold water flooding for enhanced oil recovery, produced‐water reinjection for waste disposal, cold water injection for geothermal energy extraction, and CO2 injection for geosequestration. Thermal fracturing modeling is important to prevent the potential risks when fractures propagate into undesired zones, and it involves the coupling of heat transfer, mass transport, and stress change as well as the fracture propagation. Analytical method, finite element method, and finite difference method as well as boundary element method have been used to perform the thermal fracturing modeling considering different degrees and combinations of coupling. In this paper, extended finite element method is employed for the thermal fracturing modeling in a fully coupled fashion with remeshing avoided, and the stabilized finite element method is employed to account for the convection‐dominated heat transfer in the fracturing process with numerical oscillation circumvented. With the thermal fracturing model, a hypothetical numerical experiment on cold water injection into a deep warm aquifer is conducted. Results show that parameters such as injection rate, injection temperature, aquifer stiffness, and permeability can affect the fracture development in different ways and extended finite element method and stabilized finite element method provide effective tools for thermal fracturing simulation. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

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