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完全隱式返回映射算法對巖土地基問題的求解

  • 【作者】王軍祥 姜諳男
  • 【摘要】針對巖土工程中的復(fù)雜力學(xué)問題,在彈塑性力學(xué)理論框架和非線性有限元理論基礎(chǔ)上,采用非關(guān)聯(lián)等向硬化Drucker-Prager模型的完全隱式積分算法—返回映射算法(ReturnMappingAlgorithm)編制了有限元求解程序。該算法可以避免預(yù)測應(yīng)力漂移屈服面的現(xiàn)象,對準(zhǔn)靜態(tài)變形條件下的本構(gòu)方程可以獲得準(zhǔn)確解,在迭代中使用Newton-Raphson法獲得近似平方的收斂速率,具有較高的精確性和穩(wěn)定性。對巖土工程中的地基問題進(jìn)行求解,計(jì)算得出位移、應(yīng)力等結(jié)果,模擬了塑性區(qū)隨載荷步增加的演化過程,對地基極限承載力進(jìn)行了解析解和數(shù)值解的對比。結(jié)果表明了算法的優(yōu)越性、程序的正確性和實(shí)用性。
  • 【關(guān)鍵詞】巖土力學(xué) 有限元 非關(guān)聯(lián)等向硬化 Drucker-Prager模型 完全隱式積分算法 返回映射算法

針對巖土工程中的復(fù)雜力學(xué)問題,在彈塑性力學(xué)理論框架和非線性有限元理論基礎(chǔ)上,采用非關(guān)聯(lián)等向硬化Drucker-Prager模型的完全隱式積分算法—返回映射算法(ReturnMappingAlgorithm)編制了有限元求解程序。該算法可以避免預(yù)測應(yīng)力漂移屈服面的現(xiàn)象,對準(zhǔn)靜態(tài)變形條件下的本構(gòu)方程可以獲得準(zhǔn)確解,在迭代中使用Newton-Raphson法獲得近似平方的收斂速率,具有較高的精確性和穩(wěn)定性。對巖土工程中的地基問題進(jìn)行求解,計(jì)算得出位移、應(yīng)力等結(jié)果,模擬了塑性區(qū)隨載荷步增加的演化過程,對地基極限承載力進(jìn)行了解析解和數(shù)值解的對比。結(jié)果表明了算法的優(yōu)越性、程序的正確性和實(shí)用性。

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