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论文研究发展了一种块体基于无网格位移近似的离散化方法,该方法除了可以较为准确地模拟离散大块体系统任意高阶的位移变形场,更具特色地是利用无网格法在裂纹扩展分析方面的优势,可模拟大块体的渐进性断裂破坏特征。
本文方法原理上基于传统的非连续性分析(DDA)法,用移动最小二乘法位移近似函数代替DDA的线性多项式位移模式,块体上相应地布置离散节点以满足插值的要求。类似于移动最小二乘法,其他无网格位移插值模式也可以引入,如论文研究弹塑性块体模型时,即采用了自然单元法的插值函数。基于能量极值原理建立块体系统动力平衡方程,按无网格位移模式进行离散,并按增量时间步迭代求解块体系统的大位移变形。
离散大块体断裂破坏的分析是基于经典的线弹性断裂力学理论和数值分析算法,假设块体沿主要裂纹面逐渐破坏,可按断裂力学理论跟踪这些裂纹的扩展变化,为此需要实现对裂纹面以及裂纹尖端场的数值描述、块体域能量数值积分、应力强度因子计算、裂纹面间的接触摩擦、裂纹张开和交汇的处理等。
应用本文方法模拟分析了岩土体及工程结构的变形和稳定性问题,如隧道工程、边坡工程等,表明本文方法的理论可行性及实用价值。最后分析了该方法需要进一步解决的问题。
本文最后章节还研究多屈服面(主要指二重屈服面)硬化本构模型的原理和实现,并在同济曙光平台上进行面向对象的程序设计实现,为此文中提供了相关算例验证,以此为基础可进一步发展硬化型弹塑性块体模型。