弹粘塑性3D_FEM在地基蠕变沉降预测中的应用
弹塑性单元在地震分析中的应用
弹塑性单元在地震分析中的应用地震是自然界中一种极为具有破坏性的自然灾害，它的发生常常会给人类带来极大的伤害和损失。
地震研究一直是科学家们关注的焦点之一。
为了更好地了解和预测地震的影响，地震分析技术应运而生。
弹塑性单元作为地震分析中的重要组成部分，在地震研究中发挥着关键的作用。
弹塑性单元是指在地震分析中考虑了结构物材料的非线性行为的有限元单元，它能够更真实地模拟结构在地震荷载下的响应。
弹塑性单元模拟了材料在弹性和塑性阶段的行为，并且具有较强的鲁棒性和计算精度。
它在地震分析中有着广泛的应用价值。
弹塑性单元在地震分析中可以更真实地考虑结构物材料的非线性行为。
在地震荷载下，结构物的材料往往会发生非线性变形，包括弹性-塑性行为、损伤和破坏等。
弹塑性单元通过考虑材料的非线性特性，可以更准确地模拟结构物在地震作用下的变形和破坏过程，从而更真实地评估结构的破坏程度和安全性能。
弹塑性单元可以模拟结构在地震作用下的滞回性能。
地震作用下，结构物的变形往往具有明显的滞回特性，即结构物在载荷作用下的变形呈现出不可逆的非线性特征。
弹塑性单元可以很好地模拟这种滞回性能，通过对结构物的滞回曲线进行建模，能够更准确地反映结构在地震作用下的受力变形过程，为地震分析提供更可靠的结果。
弹塑性单元可以结合动力分析方法进行地震响应谱分析。
地震响应谱分析是一种广泛应用于结构地震研究和工程设计中的分析方法，通过对结构物在地震荷载下的动态响应进行频域分析，可以更加全面地评估结构的抗震性能。
弹塑性单元可以与地震响应谱分析方法结合，通过对结构材料的非线性特性和能量耗散过程的考虑，为地震响应谱分析提供更准确的结构响应结果。
弹塑性单元在地震分析中具有不可替代的重要作用。
它能够更真实地模拟结构在地震荷载下的非线性变形和破坏过程，为地震分析提供更准确的结果，为结构地震设计和防灾减灾工作提供更可靠的技术支持。
随着地震研究的不断深入和地震分析技术的不断发展，相信弹塑性单元在地震分析中的应用将会变得更加广泛和深入，为人类提供更有效的地震防灾减灾手段。
粘弹性流体的数值模拟与应用研究
粘弹性流体的数值模拟与应用研究一、前言粘弹性流体作为重要的物质研究对象，具有许多独特的力学特性和广泛的应用领域。
其特性呈现出多尺度和多物理场耦合的特质，给其数值模拟带来了很大的挑战。
本文将介绍近年来该领域的研究进展和一些关键技术应用。
二、基本理论与模型粘弹性流体最早被描述为Maxwell模型，在该模型中，流体被认为是由独立的弹性元件和粘性元素组成的。
由于其在实际应用场景中的复杂性，研究者们又提出了一些更为精细的模型。
（1）Oldroyd模型Oldroyd模型是一种经典的粘弹性流体模型，它引入了两个矢量场来描述流体的运动。
这两个场分别表示流体的应力和滑移。
然而，由于其假设的流体结构存在缺陷，无法很好地描述部分实际应用场景。
（2）FENE-CR模型FENE-CR模型是另一种常用的模型，它能够更好地反映流体的拉伸力和回弹力。
该模型在很多领域有广泛的应用，但是它依然存在参数调节等问题。
三、数值模拟方法为了更好地研究粘弹性流体在不同环境下的行为，研究者们普遍采用数值模拟方法。
数值模拟方法包含了有限元方法、有限差分方法和有限体积方法等。
（1）有限元方法有限元方法是一种在物理意义上更加明确的方法，它通过把大网格分为多个子网格，并在每个网格中建立解析式的方法来模拟流体的行为。
该方法既可以高效地模拟复杂的流体行为，又可以考虑不同尺度上的效应，具有广泛的应用。
（2）有限体积方法有限体积方法是一种基于离散数学理论的方法，它可以在有限的时间和空间内对流体场进行数值求解。
该方法优化了数值计算和分数步算法，同时考虑了边界条件和粘性耗散等关键问题。
四、应用研究粘弹性流体作为重要的物质研究对象，在许多领域都得到了广泛的应用。
（1）化妆品工业化妆品工业是粘弹性流体的重要应用领域之一。
在化妆品的乳化、稳定及流动性等问题中，粘弹性流体起着重要的作用。
比如，在牙膏生产中，压缩机的设计和优化需要对粘弹性流体作出很多的理论分析和实验研究。
三维各向异性粘弹性正演模拟与转换波衰减补偿的开题报告
三维各向异性粘弹性正演模拟与转换波衰减补偿的开题报告一、研究背景粘弹性是指物质在外力作用下会发生弹性形变和粘滞形变的性质，其在地球物理勘探中具有重要的应用价值。
近年来，随着地球物理勘探技术的不断发展，三维各向异性粘弹性模型的正演模拟成为了研究烃源岩、储层、盐体等的重要手段。
然而，由于粘弹性介质的复杂性，同传统的弹性正演模拟相比，粘弹正演模拟需要考虑较多的物理因素，如泊松比、粘滞系数、弹性模量等，因此对数值方法和计算能力的要求更高。
另外，由于地下介质的异型性、复杂性，地震波的传播和反射会产生转换波的现象，而转换波具有波速快、振幅大、衰减快等特点，因此对于地震勘探的有效性和成像精度影响较大。
为了弥补转换波衰减的影响，目前很多学者正在研究不同的转换波补偿技术。
综上所述，本研究旨在探究三维各向异性粘弹性正演模拟方法，并尝试采用转换波衰减补偿技术来提高地震资料的质量。
二、研究内容本研究的主要内容如下：（1）三维各向异性粘弹性模型的建立及其正演模拟方法的研究。
（2）探究粘弹性介质对地震波传播的影响，分析转换波产生的机理，深入剖析转换波衰减的原因。
（3）尝试采用不同的转换波补偿技术（如正演矩阵滤波、反演矩阵滤波等）来补偿转换波衰减，比较不同技术的效果。
（4）将三维各向异性粘弹性模型和转换波补偿技术应用于实际的地震资料处理中，验证其有效性和可行性。
三、研究意义（1）通过研究三维各向异性粘弹性正演模拟方法，可以更好地描述粘弹性介质对地震波传播的影响，为地震勘探提供更加准确和可靠的地下介质模型。
（2）通过研究转换波衰减补偿技术，可以有效地提高地震资料的质量和分辨率，从而更好地探测地下构造和矿产资源等。
（3）本研究的成果可以为地球物理勘探领域的相关研究提供参考和支撑，也为相关企业和单位提供技术支持和服务。
弹塑性理论在地基基础方面现阶段的应用
弹塑性力学理论在地基基础领域现阶段的应用姓名：刘德龙学号：2014032032专业：地质工程方向：基础工程与地基处理2014 年 11 月 25 日弹塑性力学理论在地基基础领域现阶段的应用摘要：通过阅读文献，本文对现阶段弹塑性力学理论在地基处理与基础工程领域的应用作了简单综述。
关键词：弹塑性力学；地基处理；基础弹塑性力学在土木工程、地质工程、勘察工程等专业具有广泛的应用，是一门实用性很强的基础学科。
通过阅读文献，了解到弹塑性力学在本人所研究的地基处理及基础工程方向也被普遍应用，解决了工程中遇到的不少难题。
以下将具体陈述弹塑性理论在地基基础方面现阶段的一些应用。
1990年，国家地震局工程力学研究所的赵振东和北京大学地质系的蔡永恩，引入了用于研究结构与地基非线性动力相互作用时，对其接触而进行模型化的由层状弹塑性材料构成的有限薄层连接元法。
该方法通过薄层单元材料在强荷载作用下的加工硬化或软化过程，较为有效地模拟了基础与地基间的接触、滑移或提离等复杂的相互作用效应。
给出了利用薄层连接元与有限元相结合的方法，研究在地震荷载及空气冲击波荷载作用下高层建筑结构与地基间的非线性动力相互作用的数值分沂结果。
经过弹塑性理论的分析，具体得出了如下的结论：在强荷载作用下的结构与地墓相互作用分析巾，考虑结构与地篆的接触面上发生的非线性相互作用效应是非常必要的，解决此问题的关键是对接触面的合理有效的模型化。
文中采用的由层状弹塑性材料构成的薄层连接单元较好地模拟了基础与地基的接触面。
结构与地基间的滑移和提离现象的发生，是与接触面材料的应力状态紧密相关的。
当接触面材料由弹性向应变软化的塑性状态的转变过程中，往往出现短暂的加工硬化的塑性状态。
处于应变转化状态时，在结构与地基的接触面处有可能出现滑移或提离等非线性动力效应。
本文方法与有限元相结合，可以研究在强地震或强冲击波荷载作用下的结构与地基间的接触、滑移或提离等效应。
1999年，同济大学的袁聚云、赵锡宏和董建国通过对高层空间剪力墙结构采用双重扩大子结构有限元分析方法，并采用各向异性弹塑性地基模型，对高层空间剪力墙结构与地基基础共同作用进行综合分析。
某超高层结构的弹塑性时程分析
某超高层结构的弹塑性时程分析
张云雷;吴晓涵
【期刊名称】《结构工程师》
【年(卷),期】2013(029)001
【摘要】对于超限的复杂高层建筑结构需要进行弹塑性分析和计算来验证“大震不倒”的设防要求.某超高层结构结构布置复杂,高度超限,为了研究其在地震作用下的抗震性能,对其进行弹塑性时程分析.采用Perform-3D、NosaCAD建立模型,主要分析结构在7度罕遇地震下弹塑性时程反应,研究结构在大震作用下受力状态和变形能力.通过对两个程序得到的结构在罕遇地震作用下的整体反应指标和构件损伤情况进行对比,结果表明,两个程序得到的整体反应计算结果基本吻合,结构可以满足“大震不倒”的设防要求.
【总页数】8页(P47-54)
【作者】张云雷;吴晓涵
【作者单位】同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092
【正文语种】中文
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三维边坡稳定弹塑性有限元分析与评价
三维边坡稳定弹塑性有限元分析与评价
边坡是地质结构特殊的体系，其不平衡情况受到多种因素的影响，从而影响边坡的稳定性。
为了研究边坡稳定性问题，综合考虑地质、力学以及环境因素，需要采用三维弹塑性有限元方法（FEM）进行分
析与评价。
弹塑性有限元分析法是以极限状态理论为基础的一种分析方法。
它将复杂的构造系统抽象为一系列有限数量的单元，每个单元由一个拟合变形的弹性-塑性曲线描述。
基于此模型，可以研究边坡的三维
结构及剪力传播规律，评价边坡的稳定性。
在三维弹塑性有限元分析与评价过程中，应首先建立三维边坡模型，并根据边坡材料特性及应力状态，选定有限元单元及模型参数。
接着，根据自重及外力因素，求取边坡体系的力学参数，它可以表征边坡体系的动力学特性，它的大小关系将影响边坡的稳定性。
最后，根据计算出的力学参数，判断边坡的稳定状态，以评估边坡稳定性。
基于三维弹塑性有限元方法，可以准确地模拟边坡的构造结构，反映边坡体系的实际性能，从而有效评价边坡稳定性。
但是，这种方法仍有若干弊端。
首先，由于有限元中所使用的参数均为理论值，无法很好地反映边坡实际情况，无法准确预测边坡的稳定程度。
其次，边坡的三维模型建立过程繁琐，需要大量的计算工作，且耗时较长。
此外，由于边坡体系中的地质环境、力学条件及实际应用施工工艺等等因素，均会影响边坡的稳定性，因此，需要考虑这些因素，完善模型，以便更好地评价边坡稳定性。
综上，三维弹塑性有限元分析是一种准确、可靠的评价边坡稳定性的方法，但仍需遵循科学的方法，完善模型，以便更好地提高分析与评价边坡稳定性的准确性。
土的粘弹塑性模型的研究_secret
土的粘弹塑性模型的研究1、引言在我国东部沿海地区，相当一部分土具有显著的流变特性，经过大量的现场量测和室内试验也表明了土的这一特性。
在土的流变理论研究方面，前人都作了大量的探索和讨论，研究表明，土的流变性质主要与土的颗粒排列结构有关，土的强度在很大程度上取决于土体接触面以及粘土颗粒间的内摩擦和粘聚力，在土体的蠕变过程中由于土颗粒发生位移，改变了土体原有的应力状态，从而导致土体强度的降低。
本文进一步探讨土体颗粒间粘聚力和内摩擦在土体发生流变过程中的作用，并建立土的粘弹塑性本构模型，以描述土体在流变过程中蠕变加速阶段和应力松弛阶段的特征。
2、土体的理想粘弹塑性模型流变性质是土的一个重要工程性质，主要与土体的应力应变以及时间密切相关。
在不同应力条件下土体的理论蠕变曲线（如图1所示），可以将蠕变分为四个不同的阶段，从图中可知蠕变过程随应力不同而不同。
图1 土的蠕变曲线在土的蠕变曲线中，在恒定的应力（σ=σ0）作用下，曲线a 中的OA 段为土体加载后瞬时产生的弹性应变，即为瞬时变形阶段；AB 段是随着时间的增长产生的初期蠕变，其变形速率由大逐渐减小，直至趋于某一常量，这一阶段的历时通常较短，该阶段称为蠕变的非稳定阶段或过渡阶段 ；在BC 段，应变速率保持为常量，呈定值稳定状态，历时一般较长，时间主要取决于施加的应力水平，该阶段为稳态蠕变或等速蠕变；CD 段为蠕变的渐变阶段，是土体破坏前的应变速率呈加速增长的蠕变阶段。
从BC 阶段，土体开始存在不可恢复的粘塑性变形。
由于当应力较小时，土体不存在蠕变，如图1曲线b 所示，本文提出一种新的V 元件，其中εs 是无限小值，此时的应力应变关系为：00()t t ε⎧⎫>=⎨⎬⎩⎭任意值 0t t t>t σσσσσ≥s1s1当（）<当（），（）=0（1）图2 V元件及其应力应变关系经大量的土体流变试验数据和现场沉降监测数据分析后，可知：(1)土体流变性能主要由土的粘聚力决定，而土体的粘滞系数随粘聚力的增大而增大；(2)土体蠕变过程中产生的不可恢复的粘塑性变形主要由土体骨架颗粒间的相对位移决定的。
正常固结黏土的三维弹塑性本构模型
正常固结黏土的三维弹塑性本构模型正常固结黏土的三维弹塑性本构模型正常固结黏土是地下工程中常见的基础土。
由于它的重要性，建立一个准确的三维弹塑性本构模型对于分析土体变形和破裂行为至关重要。
正常固结黏土的三维弹塑性本构模型被广泛研究，本文将介绍几种常见的模型及其特点。
虽然弹性理论和弹塑性理论可以用来描述正常固结黏土的变形行为，但由于正常固结黏土实际上是一种非线性材料，因此需要使用弹塑性本构模型来更好地模拟实际情况。
1. 经典Drucker-Prager本构模型经典Drucker-Prager本构模型是最早的正常固结黏土三维弹塑性本构模型之一。
该模型假设土体处于剪切强度线上方，并在下垫面施加一定的正应力。
该模型的主要局限在于它是刚性塑性的，无法模拟正常固结黏土的压缩行为。
其次，该模型只能描述单一的剪切带，难以应用于非均质土体的模拟。
2. Mohr-Coulomb本构模型Mohr-Coulomb本构模型是较为常用的正常固结黏土三维弹塑性本构模型之一。
基于Mohr-Coulomb准则，该模型考虑到了土体的体积塑性，并可以通过改变剪切强度线来模拟不同类型的土。
该模型的缺点在于它无法模拟土体的非线性压缩行为。
此外，该模型也难以应用于非均质土体的模拟。
3. 双重Drucker-Prager本构模型双重Drucker-Prager本构模型是在经典Drucker-Prager本构模型的基础上进行改进的。
其允许土体出现多个剪切带，同时可以对非线性压缩行为进行较好的模拟。
该模型的缺点在于它仅适用于单一的土体类型模拟，并不能很好地模拟不同类型的土。
4. Cam-clay模型Cam-clay模型假设土体是一种可压缩的材料，并且它的体积变化与剪切应变有关。
该模型可以很好地模拟土体的体积塑性行为。
该模型的缺点在于它无法模拟土体的弹性行为，因此只适用于较大的应变范围内。
此外，该模型也难以应用于非均质土体解析。
总体来说，正常固结黏土的三维弹塑性本构模型具有复杂性和多样性。
曲梁弹·粘塑性分析的开题报告
曲梁弹·粘塑性分析的开题报告开题报告：标题：曲梁弹·粘塑性分析的研究研究背景：曲梁结构作为一种常见的工程结构，经常应用于桥梁、大型露天工程等领域。
在实际工程中，曲梁结构可能遭受外部荷载，如风荷载、温度荷载、交通荷载等，这些荷载会对曲梁结构产生变形和应力，甚至会导致结构破坏。
因此，对曲梁结构进行力学分析，探究其在荷载作用下的变形和应力变化规律，具有重要的工程意义。
研究内容：本研究将主要探讨曲梁结构在荷载作用下的弹性、粘性和塑性变形特性。
首先，将建立曲梁结构的力学模型，并基于有限元分析方法，分析曲梁结构的初始受力状态和动态应变。
然后，将考虑材料的粘塑性特性，并探究这种特性对曲梁结构的变形和破坏的影响。
最后，将通过对一些工程实例进行模拟计算，并分析曲梁结构在不同荷载作用下的力学响应，为工程实践提供理论指导和参考。
研究意义：本研究旨在深入探究曲梁结构在外部荷载作用下的力学特性，为工程实践提供具有理论指导意义的参考。
同时，通过建立曲梁结构的力学模型并基于有限元分析方法计算，将充分体现现代计算机应用技术的实际价值。
因此，本研究具有一定的工程和理论价值。
研究方法：本研究将通过如下步骤进行：1.建立曲梁结构的力学模型，并采用有限元分析方法计算结构的初始受力状态和动态应变。
2.介绍材料的粘塑性特性，并将其考虑到曲梁结构的力学模型中，以探究这种特性对曲梁结构的变形和破坏的影响。
3.基于模拟计算方法，对一些典型工程实例进行模拟计算，并分析曲梁结构在不同荷载作用下的力学响应。
4.总结研究结果，深入探讨曲梁结构在实际工程中的应用及其发展方向。
研究进展：目前，本研究已完成曲梁结构的力学模型建立，并采用有限元分析方法计算了结构的初始受力状态和动态应变。
进一步，正在研究材料的粘塑性特性，并将其应用到曲梁结构的力学模型中进行分析。
此外，对于一些典型工程实例，正在进行模拟计算，并分析曲梁结构在不同荷载作用下的力学响应。
谈几种常用本构模型在强夯沉降计算中的应用
２ ３ 不 同土的本 构模 型 的沉 降计 算对 比 ．
１ 模型简化及 说 明。ａ 土体 的应力一应 变在 弹性 阶段 符合 ） ． 横 向（ 轴 和 ｙ轴 ） 向同性体 的弹性应力一应 变关系 ， 各 在塑性 阶 段符合 摩尔一 库仑理论的应力一应变关 系 。ｂ 计算 中土体 、 ． 围护
０ｏ ０ ５５ ８ １ ． ６ １ ．２ ２０ ２ ．０ ．０ ０１ ６５ ４ ２ ．３ １
一
０Ｏ ０ ５ ５ ８ １ ． １ ６５ ４ ２ ．３ ．０ ．０ ０ ６１ ．２ ２０ ２ １
弹性理论法视地基 为弹 性体 。地 基 中的应力 与应 变 均按 弹
表 １ 土层 物 理 力 学 参 数
土 层 名 称 薄 良，ＩＥ／ ａ Ｉ ＭＰ １ ｋ ・ｍ 一 ｃｋ ． 一 ／（ ） Ｎ ／Ｎ ｍ ２ 。
谈 几 种 常 用 本构 模 型 在 强 夯 沉 降 计 算 中 的应 用
薛 国 强 蒋 明镜
摘 要： 以厦 门航 空港区港联动 区与货运 配套 区 围填工程强夯地基 处理 为例 ， 结合分层 总和 法的地基 沉降量计 算理 论对 地基沉 降量计算进行应 用， 并采用线弹性模 型、 非线性 弹性模 型、 弹塑性模 型三种类 型的 四个模型进 行强夯 处理后 场地 工后沉 降二维有限元分析 ， 对各不 同模型进行 了分析 对比 ， 以期为类似 地基处理工程研 究、 设计提供借 鉴。
Ｔ＝ ＋ａａ ｐ Ｃ ｔｍ 式 中 ： — 土的粘聚强度 ； ｃ —
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其准则方程为 ： 线性 、 非弹性 和粘滞 性 ， 的本构模 型 就是 反映这 些力 学性 态 的 则 ， 土
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ｃｅ等 （９ ８年 一１６ ） ｏ １５ ９ ３年 创建剑桥模型 邓肯一 张（ ｕｃｎＣａｇ模型 。 ） Ｄ ｎａ—ｈｎ ） Ｄ ｎａ ．ｈｎ 双 曲线模型是影响最 大、 具代表性 的非线 性 ｕ ｃｎＣ ａ ｇ 最
一个软土的弹粘塑性模型及其有限元应用
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为了确定比例因子 * ， 假定在各向等压的应力条件下瞬时弹性体积应变#. /) 用所谓的瞬时时间线表示， 表示各向等压的应力条件 这里， 下标 “ )”
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随着土力学理论的进一步发展， 越来越多的国内外学者研究软土的流变性质 ( 早期人们研究土体的流变 特性多用由理想弹性、 塑性、 粘性元件所组合而成的流变模型， 如麦钦特模型、 薛夫曼模型、 广义马克斯威尔
［#］ 模型 不少研究人员提出了一些能够考虑土体流变性质的弹粘塑性模型， 诸如， ( 最近 !" 多年来， /0102304 的 ［!］ ［&］ 边界面模型 ， 等等 ( 由理想元件组成的粘弹性流变模型通常不能全面地反映 56780 和 90:0;0<830< 的模型 ［%］ 认为， 弹粘塑性模型优越于粘弹性流变模型 ( 正因为如此， 越来越 土体的弹性、 塑性和粘性性质 ( .=0>?3 等
第 !? 卷第 ’ 期
黏弹性边界的二次开发及其在地下结构抗震分析中的应用
黏弹性边界的二次开发及其在地下结构抗震分析中的应用作者：窦远明范俊超王建宁鞠培东宋明轩李景文来源：《河北工业大学学报》2019年第03期摘要在对地下结构进行抗震分析时，土体边界条件和地震波的施加方法直接关系到运算结果的精准程度。
为了使地下结构抗震分析建模更加高效，分析结果更加合理，对边界和地震波的施加算法进行了程序化设计，利用Python语言对ABAQUS进行了二次开发，编写了黏弹性边界和地震波统一自动施加程序，建立了土体—隧洞结构相互作用的三维有限元分析模型。
结果表明：该方法可以实现黏弹性边界和地震波的快速自动施加，能够很好地模拟波动在土体中的传播规律;在靠近土体边界附近一定范围内的加速度峰值有3%左右的误差，当模型尺寸取9倍的结构宽度时可以消除这一影响;隧洞结构纵向端部2～3倍结构宽度范围内的计算结果偏大。
关键词地下结构;黏弹性边界;二次开发;有限元分析中图分类号 TU93; ; ;文献标志码 AAbstract In the seismic analysis of underground structure， the boundary conditions of soil and the seismic wave application methods are directly related to the accuracy of calculation results. In order to make the seismic analysis more effictive and more reasonable， the application algorithm of boundary and seismic waves was programmed and a secondary development of ABAQUS with Python was done. A finite element analysis model with 3D nonlinear soil-tunnel interaction was established by using the unified automatic impose program for viscoelastic boundary and seismic waves. The results show that this method can apply the viscoelastic boundary and the seismic waves automatically and can reflect the seismic law of foundation reasonably. There is a deviation in peak acceleration deviation （about 3%） near the model border and it can be eliminated when the FEM size is 9 times larger than the width of structure. The calculation results in the scope of 2D～3D （D represents the width of structure） width of the tunnel structure end are deviated to be larger.Key words underground structure; viscoelastic boundary; secondary exploration; finite element analysis0 引言在對地下结构进行有限元动力分析的过程中，需要把半无限的土体转换为有边界的空间，而波动在传播的过程中遇到边界会产生反射，这与实际情况并不相符，所以在建立模型时必须对人工边界进行处理，使之符合实际情况[1-2]。
弹塑性变形条件下抽水引起的地面沉降三维数值模拟_熊小锋
1
1. 1
基础理论及方法介绍
TOUGH2 渗流场模型 采用部分 耦 合 方 法 ， 渗流模型和力学模型分别
。
FLAC 在力学计算方面的基本控制方程包括平衡方
［18 19］ ， 程、 传导方 程 和 本 构 方 程 由运动平衡方程得 到节点的位 移 和 速 率 ， 再根据空间导数得到单元的
3D 由 TOUGH2 和 FLAC 建 立 。 TOUGH2 采 用 积 分 有
［13 14］ ［7 8］源自限差分方法 进 行 数 值 计 算 ， 其程序结构采用模块化 设计 ， 各 子 模 块 采 用 不 同 的 状 态 方 程 （ EOS ） 。 模 拟 地面沉降时忽略温度效应 ， 采用等温模式 ， 子模块选 用 EOS9 。 TOUGH2 中通 用 的 质 量 （ 或 能 量 ） 平 衡 方 程
3D ［15 17］
。 TOUGH2FLAC 3D 耦 合 采 用 TOUGH2
3D 这样一 计算渗流 ， 将渗流场计算结果传递给 FLAC ， 3D FLAC ， 来 只需要计算力学过程 从而提高计算效率 ，
同时适当 增 加 耦 合 步 数 即 可 提 高 计 算 精 度 。 此 外 ， FLAC 3D 内置多种经 典 应 力 应 变 本 构 模 型 ， 适用于各 FLAC 3D 在模 类土体的地面沉降研究 ， 使得 TOUGH2拟复杂土体地面沉降方面具有较大潜力 。 本文基于 部 分 耦 合 原 理 ， 利用多场耦合模拟器 3D TOUGH2FLAC 展开抽水引起的地面沉降三维数值 模拟研究工 作 ， 模型中综合考虑了土体的弹塑性特 征及参数的 非 线 性 变 化 ， 通过建立持续抽水及脉冲 式抽水算例 ， 探讨有水位恢复时地面沉降的沉降 回 弹特征 ， 并根据塑性沉降量对地面沉降做进一步 分析 。
三维饱和地基人工黏弹性边界
三维饱和地基人工黏弹性边界
三维饱和地基人工黏弹性边界
三维饱和地基人工黏弹性边界（3D Saturated Soil Artificial Viscoelastic Boundary）是一种用于改善现有地基稳定性的技术。
它
有助于提高地基的稳定性和抗震性，避免地基沉降和滑动等问题，从
而确保建筑物的安全。
三维饱和地基人工黏弹性边界的核心是把一层黏弹性材料（如橡胶、
橡胶和聚合物的混合物等）放置在地基上，形成一个“边界”，增加
地基的稳定性。
它可以针对不同的地基条件进行灵活的安装，可以提
高地基的承载力和抗震性，同时也可以降低地基的渗透率，从而避免
地基沉降和滑动等问题。
另外，三维饱和地基人工黏弹性边界还可以降低建筑物的受力和振动，减少振动噪声，提高建筑物的稳定性和使用寿命。
它还可以提供抗冲
击能力，减轻地震时的冲击力，有效防止地震造成的损坏。
总之，三维饱和地基人工黏弹性边界是一种非常有效的技术，它可以
改善地基的稳定性和抗震性，避免地基沉降和滑动等问题，确保建筑
物的安全性。
WIPP蠕变粘塑性模型在软土路基沉降变形中的应用
—
１ Ｏ
》 黄色粉质 粘土（ 可塑 ）
灰 色淤泥质粘土
… … ． ． ．．．
及笆 扼质栝土（ 缎 １ 丑遁
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Ｆ ４ － ６
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３
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具软土典型 土性指 标 ， 地质 特点 如图 １所示 。土层 厚度 内外 的相关研究结果 也较 多 ， 但 在运用 Ｆ Ｌ Ａ Ｃ进 行考 虑流变 特性 湖 沼相 ，
。 的软土地基 沉降数值分析研究方 面的成果还 不多见 。针 对于 此 ， 见表 １
本文采 用 Ｆ Ｌ Ａ Ｃ数值模拟及 现场试 验相结 合 的方 法 ， 对高速 公路
第３ ９卷 第 ｌ ８期
・
１ ３ ０・
２ ０ １ ３ 年 ６ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮ ＸＩ ＡＲＣＨＩ １ 匿Ｃ ｎＪ Ｒ Ｅ
Ｖｏ １ ． ３ ９ Ｎｏ．１ ８
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） １ ８ — ０ １ ３ ０ — ０ ３
路 基沉 降进行 了数值计算 ， 同时采用堆载 （ 超载 ） 预压排水固结法对试验段进行 了现场试验 ， 现场试验结果与数值模拟结果相吻合 。 关键词 ： 软土路 基 ， 沉降， 数值模拟 ， 试验
中图分类号 ： Ｕ ４ １ ６ ． １ 文献标识码 ： Ａ
０ 引 言
建设势 必使得线 路通 过工程 性 质较 差 的软 土地 区 … ， 软 土 的蠕
ＷＩ Ｐ Ｐ蠕 变 粘 塑 性 模 型 在 软 土 路 基 沉 降 变 形 中 的 应 用
最新flac3D蠕变基础知识资料
flac3D蠕变基础知识分类：岩土蠕变|标签：FLAC3D creep 2009-06-09 18:37 阅读(1422)评论(0) 收集了一些FLAC3D的蠕变基础知识，希望对有需要的人起到帮助作用，欢迎下载！蠕变模型将flac3d的蠕变分析option进行了简单的翻译，目的是为了搞清楚蠕变过程中系统时间是如何跟真实时间对应的。
1.简介Flac3d可以模拟材料的蠕变特性，即时间依赖性，flac3d2.1提供6种蠕变模型：1. 经典粘弹型模型model viscous2. model burger3. model power4. model wipp5. model cvisc6. powe蠕变模型结合M-C模型产生cpow蠕变模型(model cpow)7. 然后WIPP蠕变模型结合D-P模型产生Pwipp蠕变模型(model pwipp)；8 model cwipp以上模型越往下越复杂，第一个模型使用经典的maxwell蠕变公式，第二个模型使用经典的burger蠕变公式，第三个模型主要用于采矿及地下工程，第四个模型一般用于核废料地下隔离的热力学分析，第五个模型是第二个模型的M-C扩展，第六个模型是第三个模型的M-C扩展，第七个模型是第四个模型的D-P扩展，第八个模型也是第四个模型的一种变化形式，只是包含了压硬和剪缩行为。
2. flac3d解流变问题2.1简介流变模型和flac3d 其他模型最大的不同在于模拟过程中时间概念的不同，对于蠕变，求解时间和时间步代表着真实的时间，而一般模型的静力分析中，时间步是一个人为数量，仅仅作为计算从迭代到稳态的一种手段来使用。
2.2 flac3d的蠕变时间步长对于蠕变等时间依赖性问题，flac3d 容许用户自定义一个时间步长，这个时间步长的默认值为零，那么材料对于粘弹性模型表现为线弹性，对于粘塑性模型表现为弹塑性。
(命令set creep off 也可以用来停止蠕变计算。
弹塑性有限元法确定土工格栅加筋路堤的沉降及承载力
弹塑性有限元法确定土工格栅加筋路堤的沉降及承载力宋 飞1 赵立鹏2 闫澍旺1(1.天津大学岩土工程研究所 天津市 300072 2.天津港湾工程研究所 天津市 300222)提要 地基土由于在其上部填筑路堤会发生沉降、变形,在路堤底部铺设土工格栅后,路堤及地基中的应力和变形均会发生变化。
该文利用欧洲通用的岩土工程有限元软件P LAXIS 分析比较了路堤在加筋和不加筋两种情况下的沉降大小、不均匀沉降的分布以及土体中的应力水平,指出了加筋能够减小路堤的沉降量和不均匀沉降,提高整体稳定性,减少路堤的变形发展。
此外,该文还利用软件P LAXIS 计算了地基土在表面加筋后的承载力大小,得出了加筋能够提高地基承载力的结论。
关键词 P LAXIS 程序 沉降 加筋 地基承载力Settlement and bearing capacity of geogrid reinforced foundationSong Fei 1 Zhao Lipeng 2 Y an Shuwang1(1.G eotechnical Engineering Institute ,T ianjin University 2.Harbor Engineering Institute ,T ianjin )Abstract Settlement and deformation will take place in the foundation due to construction of embank 2ment on it.When geogrid is laid beneath the embankment ,the magnitude and distribution of settlement will vary because of rein forcement effects of geogrid.In this paper ,by using P LAXIS ,the magnitude of settlement ,uneven settlement and stress level in the s oil mass are com pared with tw o different cases.The first case is the natural foundation without rein forcement and the other is the rein forced s oil with geogrid.And by com paris on ,the significant effects of geogrid rein forcement are discussed.F or exam ple ,it can reduce the uneven settlement of embankment ,decrease its deformation and increase its stability.In addit 2ion ,the magnitude of bearing capacity of rein forced foundation is calculated by P LAXIS.Finally ,the ex 2tent of bearing capacity by geogrid rein forcement is estimated.K eyw ords P LAXIS ;settlement ;rein forcement ;bearing capacity作者简介:宋飞,男,1980年生,硕士生,从事岩土工程数值分析方面的研究。
基于黄土蠕变试验的高填方地基沉降的数值模拟
基于黄土蠕变试验的高填方地基沉降的数值模拟张豫川;高飞;吕国顺;马超;赵野【摘要】为了全面研究高填方地基的工后沉降规律,通过一维固结蠕变试验,研究了黄土的蠕变效应,分析了含水量及压实度对黄土蠕变的影响.选取不同的模型来拟合黄土的应变与时间关系;并且运用FLAC 3D计算了黄土高填方的沉降变形.结果表明:初始荷载越大,黄土蠕变稳定的时间越长;Burgers模型能很好地反映试验曲线各级荷载的变形和时间的关系,适合作为压实黄土土体蠕变变形的模型;高填方的沉降稳定期约为3～4年,工后沉降主要集中在填筑完成后的1年;而且填筑体高度越大,工后沉降稳定期越长.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)030【总页数】8页(P220-227)【关键词】高填方;地基;工后沉降;蠕变模型;稳定期【作者】张豫川;高飞;吕国顺;马超;赵野【作者单位】兰州大学土木工程与力学学院,西部灾害与环境力学教育部重点实验室,兰州730000;兰州大学土木工程与力学学院,西部灾害与环境力学教育部重点实验室,兰州730000;兰州大学土木工程与力学学院,西部灾害与环境力学教育部重点实验室,兰州730000;兰州大学土木工程与力学学院,西部灾害与环境力学教育部重点实验室,兰州730000;兰州大学土木工程与力学学院,西部灾害与环境力学教育部重点实验室,兰州730000【正文语种】中文【中图分类】TU472随着中国的经济快速发展以及“一带一路”政策的实施，黄土地区的基础设施建设得到了很大发展，出现了大量的高填方地基、路堤等，这类填方工程一般具有填方量大、高度高、填筑周期长等特点[1—3]。
高填方体的沉降问题一直以来备受学者的关注，国内外有很多针对此进行了研究，Crawford[4]通过对不同历时压缩试验的分析建立了蠕变计算公式。
Mitchell 等[5]通过不同的试验得到了线性应变与时间的经验关系式。
姚仰平等[6]在考虑时间效应的 UH 模型基础上，引入弹性瞬时压缩线，利用分层总和法，建立了高填方地基的一维蠕变计算公式。
两种弹塑性算法的比较
两种弹塑性算法的比较
沈永兴;许跃敏;陈伟球
【期刊名称】《应用力学学报》
【年(卷),期】1998(15)1
【摘要】分析了弹塑性一致切线模量算法与径向返回算法，发现一致切线模量算法并不如有关文献报道的那样，比径向返回算法有快得多的收敛速度，两个算例表明了这一点。
这使对一致切线模量算法有比较全面的看法。
【总页数】3页(P133-135)
【关键词】一致切线模量;径向返回;迭代步;荷载步;弹塑性算法;结构
【作者】沈永兴;许跃敏;陈伟球
【作者单位】浙江大学
【正文语种】中文
【中图分类】O342
【相关文献】
1.两种弹塑性梁单元在桥梁地震响应分析中的研究比较 [J], 黄方;王爽
2.一种亚弹黏塑性晶体塑性模型的显示积分算法 [J],
K.ZHANG;B.HOLMEDAL;S.DUMOULIN;O.S.HOPPERSTAD
3.基于两种流变模型粘塑性流体弹流润滑数值分析结果的比较 [J], 刘剑平;葛培琪;王兰美
4.理想弹塑性材料有限元计算算法比较研究 [J], 蒋明镜;沈珠江
5.两种土体弹塑性模型三维化方法的比较研究 [J], 孔亮;张鲁渝;郑颖人
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n +1 n n εvp Δ σn =ε vp + [ H ]
第 29 卷第 2 期 2001 年 2 月
同 济 大 学 学 报
JOURNAL OF TON G J I UN IV ERSITY
Vol. 29 No . 2 Feb. 2001
弹粘塑性 3DΟ FEM 在地基蠕变 沉降预测中的应用
安关峰1 ,高大钊2
(1. 中国地质大学 工程学院 ,湖北武汉 430074 ; 2. 同济大学 地下建筑与结构工程系 ,上海 200092)
( 14) ( 15)
或者用位移增量来表示总的应变增量 Δ εn = [ B ] Δ dn ε 并由式 ( 12) 将Δ vp 代入式 ( 14 ) 变为
n Δ σn = [ D n ] ( [ B ] Δdn - ε Δt n) vp
∧
n
( 16)
式中
n n [ D ] = ( I + [ D ][ C ])
Abstract : The elastic2visco2plastic constit ution has been employed in programming 3DΟ FEM for t he soft sat u2 rated clay in Shanghai. The program also has been applied to predicting t he foundation settlement of residence building at Huasheng road. The comparison between t he predicted value and measured value proves t hat it is reliable to adopt t he constit ution and step loading met hod in t he creep settlement . Key words : elastic2visco2plastic constit ution model ; rheologic ; linear ; t hree dimensional finite element
收稿日期 :1999 - 04 - 07 作者简介 : 安关峰 (1970 - ) ,男 ,河北秦皇岛人 ,博士生 .
( 1)
196
同 济 大 学 学 报
第 29 卷
1. 1 弹性应变率
依赖于弹性应变率的总应力率按下式计算 : σ= D ε e 式中 D 为弹性矩阵 . 1. 2 粘塑性应变 根据标量形式的屈服条件
19 7
( 12) ( 13)
式中 具体计算可参考有关文献 . 1. 4 应力增量 用式 ( 2) 的增量形式得到
Δ t n [ H ] [C ] =Θ
n
n
式 ( 11) 定义矩阵 H ,它的特征值确定了可用于显式积分法的极限步长Δt n . 矩阵 H 与应力值有关 ,其
n n n Δ σn = [ D ] Δ ε Δ ε ε -Δ e = [ D]( vp )
F- F0 F0 )
( 7)
- 1 )
N
F - F0 F0
( 8)
式中 M 和 N 是确定的常数 ,对岩土材料可取为 1. 0. 1. 3 粘塑性应变增量 由式 (7) 表示的应变率 ,采用隐式的时间步进方案 ,则可由式 (9) 确定在时间间隔内所产生的应变增量为 n n n +1 Δ εvp ε ( 9) = Δ t n [ ( 1 - Θ)ε vp + Θ vp ]
Ω
≠0
( 19)
式中Δf
n
表示载荷在时间间隔Δ t n 内的变化 . 工程中大量问题的载荷增量 , 是按不连续的时间间隔施加
n
的 . 除了第一次时间间隔有增量变化外 , 对于其他时间间隔Δf 用式 ( 12) 可以算出在时间步长Δt n 的位移增量为 Δ d = [ Ktn ] - 1Δ V n ΔV n =
∧
-1
-1 n [ D ] = ( [ D ] 式 ( 15) 和式 ( 16) 中 ,[ B ] 为应变矩阵 . 当用相关联的粘塑性法则时 ,[ C ]为对称矩阵 ; 而对于不相关 联的情况 , [ C n ]是非对称的 , 进行分析时需要求解非对称方程 .
d = d +Δ d
n n n n n -1 Δ ε σn vp = [ B ] Δ d - [ D ] Δ
( 23) ( 24) ( 25)
于是有
n +1 n n ε ε =ε vp vp + Δ vp
用应变率的检查方法 ,可以检查是否已达到了静态或稳态条件 . 即在每一时间间隔要计算ε vp , 直到这 个量小到容许的数值时就可中止该时间步长内的迭代 .
1 弹粘塑性模型
据文献 [ 1 ] 对上海地区饱和软粘土的研究可知上海饱和软粘土流变以粘塑性为主 ,粘弹性是次要的 , 可简化为弹粘塑性体 . 故本文采用线性弹粘塑性理论模型对上海软土地基在荷载作用下的蠕变沉降进行 研究 ( 见图 1) . 在处理非线性连续体问题时 ,通常假定 ,可把总应变 ε分为弹性分量ε e 和粘塑性分量 ε vp 两部分 , 总 应变率可表示为 ε =ε e +ε vp 式中 “・ ” 代表对于时间的微分 .
3DΟ FEM Application to the Prediction of Creep Settlement of Soft Clay Considering Ela stic2visco2pla stic Constitution
A N Guan2f eng , GA O Da2z hao
1 2
F (σ,ε vp ) - F0 = 0 ( 3) ( 2)
确定是否出现粘塑性状态. 式中 F0 是单向 屈服应力 ,它本身可以是强化参数 κ的函 数. 这里假定 ,只有当 F > F0 时才出现粘塑 性流动. 本文的有限元程序含有四个常用屈 服准则 , 即 Tresca 准则、 Von Mises 准则、 Mohr2Coulomb 准则、 Drucker2Prager 准则. 采用粘塑性应变速率只由当前应力确 定这一方案 ,作为确定粘塑性应变的法则 , 因此有 ) ( 4) ε vp = f (σ 由以下粘塑性流动法则给出了式 ( 4) 的一个显式 ,即 图1 弹粘塑性模型 9Q Fig. 1 Elastic2visco2plastic constitution ε ( 5) vp = γ < Φ( F) > 9σ )是 式中 : Q = Q (σ,ε “塑性” 势 ;γ 是控制塑性流动率的流动参数 ;Φ( x ) 对于 x > 0 是正的单调递增函 vp ,κ 数 ; 符号 〈 〉 表示 当
土不仅具有弹性和塑性性能 ,而且还具有粘滞性 ,即流变性 ,这已为人们所认识 . 我国广大沿海地区饱 和软弱土层触变性高 、 压缩性大而又强度低 ,具有明显流变特性 . 加深对软粘土流变特性的认识 ,应用有限 元计算方法对实际岩土工程的长期安全进行分析具有重要的现实意义 . 本文应用研制的三维粘弹塑性有限元计算软件对上海华盛路高层住宅大楼的地基沉降进行了预测 , 得到了比较理想的效果 .
摘要 : 采用适用于上海饱和软土的粘弹塑性模型 , 研制了三维有限元软件 . 应用该软件对上海华盛路住宅大楼 地基沉降进行了预测 ,并与实测值进行了对比 . 结果表明 ,采用该本构模型和分步施加荷载方法进行地基蠕变沉 降预测是可靠的 . 关键词 : 粘弹塑性模型 ; 流变 ; 线性 ; 三维有限元 中图分类号 : TU 470 + . 3 文献标识码 : A 文章编号 : 0253 - 374X(2001) 02 - 0195 - 05
1. 6 时间步长的选择
为了保证时间步进法在数值计算上是稳定的 ,以及保证在任一步骤中解的精度 ,有必要对时间步长加 以限制 . 本文采用下述经验法确定 . 每个时间间隔的时间步长可以是常数也可以是变数 . 若用变步长时 ,时间步长的大小是用一个因子来
198
同 济 大 学 学 报
( 10)
式中
[H ] =
n
ε 9 vp 9σ
n n n = [ H (σ ) ]
( 11)
σn 是在时间间隔Δ t n = t n + 1 - t n 内产生的应力改变量 . 于是式 ( 9) 可重新写为 而Δ
第2期
安关峰 ,等 : 弹粘塑性 3DΟ FEM 在地基蠕变沉降预测中的应用
n n Δ ε Δt n + [ Cn ] Δ σn vp = ε vp
[B] [D ∫
T
∧
= 0.
( 20)
n
n
Ω
Δ t n dΩ + Δf ]ε vp
∧
n
( 21)
式中 [ Ktn ]是具有下列形式的切线刚度矩阵 :
[ Kt ] =
n
∫
Ω
n +1
[ B ] [ D ][ B ] dΩ
T
n
( 22)
而ΔV n 称为伪载荷增量 . 当把位移矢量回代到式 ( 11) 时 ,给出应力增量 ,因此有 σn +1 = σn + Δ σn
第 29 卷
控制的 ,它限定最大的等效粘塑性应变增量在总有效应变中所占的部分 ,因此
n εvp Δ =
2 n n εn (ε Δ t n ≤τ ij ) vp (ε ij ) vp 3