计算岩土力学01
2022 年硕士研究生入学考试大纲841结构与岩土力学
2022年硕士研究生招生考试大纲考试科目名称：结构与岩土力学考试科目代码：841一、考试要求结构与岩土力学考试大纲适用于北京工业大学城市建设学部（0814）土木工程01岩土工程、结构工程、防灾减灾工程及防护工程、桥梁与隧道工程、土木工程材料、土木工程建造与管理、（0859）土木水利（专业学位）01岩土工程、结构工程、防灾减灾工程及防护工程、桥梁与隧道工程、土木工程材料、土木工程建造与管理的硕士研究生招生考试。
考试科目含结构力学和土力学两门课程。
结构力学是土木工程、水利工程等学科的重要专业基础课，考试内容主要包括：静定结构分析、超静定结构分析、结构动力学基础、矩阵位移法和结构稳定分析，要求考生对其中的基本概念有很深入的理解，系统掌握结构力学中基本理论和分析方法，具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。
土力学考试要求考生深入理解和系统掌握土力学的基本概念、基本原理和解决土工问题的基本分析方法，具备综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。
二、考试内容1、结构力学考试内容(1)熟练掌握静定结构分析，包括内力分析和位移计算。
(2)熟练掌握超静定结构分析，主要是力法、位移法。
(3)熟练掌握结构动力学基础，主要包括单自由度体系自由振动和强迫振动分析、多自由度体系自由振动分析。
(4)熟练掌握矩阵位移法，包括等效结点荷载计算、单元分析、整体分析和求解内力。
(5)熟练掌握结构稳定分析，包括静力法和能量法。
2、土力学考试内容1.土的组成掌握土颗粒级配及评价指标，矿物成分，颗粒形状；结合水特点、自由水、土中气；黏土矿物表面的带电性质；土的结构和构造。
2.土的物理性质和分类掌握土的三相组成、土的三相比例指标及其换算，粘性土的物理特及其指标，无粘性土的密实度，土的胀缩性、湿陷性和冻胀性，土的工程分类及分类原则。
3.土的渗透性及渗流掌握渗透定律、渗透系数的测定及其影响因素，渗流力，渗流速度，渗透变形与控制。
4.土中应力掌握土的竖向和水平向自重应力计算，存在地下水时的分层土的自重应力计算，基底压力与基底附加压力计算，地基附加应力计算，非均匀和各向异性地基中的附加应力的分布特点。
岩土工程勘察中的常见问题及其解决措施纪旭红
岩土工程勘察中的常见问题及其解决措施纪旭红发布时间：2021-05-12T11:11:05.977Z 来源：《基层建设》2020年第30期作者：纪旭红[导读] 摘要：在我国工程项目建设中，岩土工程施工的重要性毋庸置疑，而在进行岩土工程施工前必须积极做好勘察工作，保证施工的岩土处理技术方案科学性，本文就岩土工程勘察进行了探讨，而后分析了其中的常见问题，并有针对性地提出了解决措施，以期为同仁提供参考。
中铁城市规划设计研究院有限公司安徽省芜湖市 241000摘要：在我国工程项目建设中，岩土工程施工的重要性毋庸置疑，而在进行岩土工程施工前必须积极做好勘察工作，保证施工的岩土处理技术方案科学性，本文就岩土工程勘察进行了探讨，而后分析了其中的常见问题，并有针对性地提出了解决措施，以期为同仁提供参考。
关键词：岩土工程勘察；常见问题；解决措施引言岩土工程勘察技术操作环节众多，且会用到多种勘察设备，因此勘察工作的质量影响因素较多，为了提升岩土工程勘察质量，要对勘察全过程的常见问题进行综合分析，而后积极探讨问题的解决措施，为岩土工程成果优化提供助力。
1岩土工程勘察概述1.1岩土工程勘察的含义岩土工程涉及到的内容有很多。
勘察工作是整个岩土工程推进的前提。
整个勘察内容包括了施工的地质状况、地貌特征、岩土特征等等，工作人员需要分析岩土成分，研究岩土工程可能涉及到的问题，突出四周环境特点，将勘察到的数据信息汇总并上报，为后续工作的展开奠定基础。
1.2岩土勘察工程的分类公路工程勘察、铁路工程勘察、工业建筑工程勘察、水利水电工程勘察、大型桥梁工程勘察以及港口码头勘察是岩土勘察常见的类型，具体的勘察项目要根据具体情况来做针对性的勘察。
1.3岩土勘察的重要性岩土勘察非常重要，包含了现场勘察、结果测绘、地质调查以及勘察取样等各项内容，工作人员需要按照顺序以及规律，一步一步勘察并汇总成册，然后将勘察结果提交，做好勘察工作。
好的勘察可以反映勘察区域的岩土体状态，能够分析地质条件，让设计者能够有针对性的做工程设计，为后续施工计划的落实奠定基础。
土力学与基础工程参考答案
土力学与基础工程参考答案1. 引言土力学是土木工程中非常重要的学科，它研究土体的物理特性和力学行为。
基础工程是土木工程中的一个重要分支，它涉及到建筑物和结构的基础设计和施工。
本文将介绍土力学和基础工程的基本概念，讨论相关的理论和方法，并提供一些参考答案，帮助读者更好地理解和应用这些知识。
2. 土力学基本理论土体是一种复杂的多相材料，它的物理特性和力学行为受到多种因素的影响。
土力学的基本理论提供了一种理解和描述土体行为的框架。
2.1 土体物理性质土体的物理性质包括土粒的颗粒大小分布、孔隙度、含水量等。
这些性质直接影响土体的力学行为。
例如，土粒的大小分布决定了土体的孔隙结构，进而影响了土体的透水性和渗透性。
2.2 应力和应变土体受到外部荷载的作用时会发生变形，这种变形可以通过应力和应变来描述。
应力是单位面积上的力，应变是长度的变化与原始长度的比值。
根据土体的不同行为特点，可以将应力和应变分为弹性、塑性和黏弹性等不同阶段。
2.3 孔隙水压力和饱和度土体中普遍存在着水分，水分对土体的力学行为有很大的影响。
孔隙水压力是指土体中水分的压力，它取决于土体的饱和度和水分的渗透能力。
饱和度是指土体中孔隙空间被水填充的程度。
2.4 土体的力学行为土体在受到外部作用时会发生变形，这种变形可以分为弹性、塑性和流变等。
弹性变形是指土体在外力作用下能够恢复原状的变形，塑性变形是指土体在外力作用下不能恢复原状的变形，流变是指土体在外力作用下发生流动的变形。
3. 基础工程基本理论基础工程是土木工程中的一个重要分支，它涉及到建筑物和结构的基础设计和施工。
基础工程的基本理论包括基础类型、基础设计和基础施工等。
3.1 基础类型常见的基础类型包括浅基础和深基础。
浅基础是指基础底部与地面之间的深度较小的基础，包括承台、独立柱基、隔震基础等。
深基础是指基础底部与地面之间的深度较大的基础，包括桩基、井基等。
3.2 基础设计基础设计是根据建筑物或结构的荷载要求和土壤的力学特性来确定基础的尺寸和形式。
岩土工程数值计算中的无网格方法及其全自动布点技术_蔡永昌
岩土及地下工程分析计算最常用的数值方法 是有限单元法，它采用分片插值的思想来构造位移 函数和离散求解域，能够适合于几乎所有问题的求 解。目前，有许多成熟、通用的商业有限元软件， 如 ANSYS，SAP，MARC 等，也有一些专门用于 地下工程的有限元软件，如同济大学地下工程系开 发的“曙光软件”，日本的 2D-σ，3D-σ。但是，由 于岩土及地下工程问题的复杂性和特殊性不同于 其它结构，它不仅涉及复杂材料、锚杆支护、梁支 撑以及衬砌等的计算，而且还要分步模拟施工建造 的全过程，有时还须根据现场量测信息进行施工反 馈分析，因此，即使用目前号称前处理功能最为完
摘
要 : 自然单元法采用无网格的思想全域构造插值函数，它的求解精度高，计算时间少，可准确地施加边界条件，兼具有
无网格法和有限单元法的优点和特点，是一种理想的用于岩土及地下工程分析计算的数值方法。文中简要地介绍了自然单元 法的基本理论，并针对岩土及地下工程问题特点，给出了一种无网格离散点的全自动布置方法。 关 键 词： 无网格; 自然单元法; Voronoi 图 中图分类号： O241.82 文献标识码： A
Meshless method for numerical calculation of geotechnical engineering and its uauto-arrangement of discrete nodes
CAI Yong-chang, ZHU He-hua
( Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China )
Abstract: The natural element method(NEM), which can possess the characters and advantages of finite element method and other meshless method, is a perfect meshless method in the numerical analysis of geotechnical engineering. In NEM, the whole interpolations are constructed with respect to the Voronoi tessellation of the given point, the essential boundary conditions can be exactly enforced, and the time cost is little higher than the finite element method. The basic theory and application of NEM are introduced. According to the speciality of geotechnical engineering, the auto-arrangement method of discrete nodes is also given for the analysis of meshless method. Key words: meshless; natural element method; Voronoi diagram
岩土力学样采样要求
1）整理好每组样品，统计样品长度。
2）物理性质：比重、容重、天然含水率、孔隙率全打勾。力学性质：弹性模量、泊松比全打勾。
3）根据每组所取的样品长度，对力学性质抗压强度、抗拉强度、抗剪断强度进行打勾。
4
每组样品在能满足2、3的情况下，再能分割成5×5×5cm的正方体9块，再对湿抗剪断强度打勾；每组样品长度在1.80—2.00m，全打勾。
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1
每组样品长度能分割成5×5×10cm的长方体3块，只对湿抗压打勾。
2
每组样品长度能分割成5×5×10cm的长方体6块，对湿抗压、干抗压打勾。并对软化系数打勾。
3
每组样品在能满足2的情况下，且还能分割成5×5×5cm的正方体3块，再对湿抗拉打勾；再能分割成5×5×5cm的正方体6块，再对干抗拉打勾。
2抗拉强度6块，每块做成5×5×5cm的正方体，即干抗拉3块，湿抗拉3块。
3抗剪断强度18块，每块做成5×5×5cm的正方体，即干抗拉9块，湿抗拉9块。
2）样品采取及所做的项目：
每层岩石中，尽可能的把项目做全，即尽可能的把力学样取至2m。如果岩石长度没有2m，则要求：
3）若岩芯大于3块，每块大于10cm，累加长度小于2m，有多少块取多少块。
岩土力学01绪论土力学与地基基础
1.3 本学科发展概况
1.3 本学科发展概况
本学科研究领域
20世纪60年代～70年代
区域性土分布和特性 地基处理技术
水利、铁道和 矿井等工程建 设
70年代～801.52m •上部钢混筒仓完好无损
加拿大特朗斯康谷仓
2653
-0.61
1952.10.3 试验孔
-12.34
填土 褐色粉质粘土 灰色粉质粘土
失事后 1913.10.18
1952.10.5 试验孔 -4.27
-13.72
原因： 地基土事先未进行调查， 据邻近结构物基槽开挖取 土试验结果，计算地基承 载力应用到此谷仓。1952 年经勘察试验与计算，地 基实际承载力小于破坏时 的基底压力。因此， 谷仓地基因超载发生强度 破坏而滑动。
• 深基础 ——借助于特殊施工方法建造的基础。如桩基、 墩基、沉井和地下连续墙。
地基与基础设计的基本条件
➢ 作用于地基上的荷载效应不得超过地基容 许承载力值。
➢ 基础沉降不得超过地基变形容许值。 ➢ 具有足够防止失稳破坏的安全储备。
1.2 本课程的特点和学习要求
本课程是土木工程专业的一门主干专业课程，涉及 地质学、结构设计和施工等几个学科领域。 1. 相关知识：材料力学、结构力学、弹性力学、建筑
北引桥 主桥
航道桥
苏通长江公路大桥
南京地铁火车站基坑施工现场
原基础 Old foundation
新基础 New foundation
盾构隧道 Shield tunnel
楼房 building
基础托换 UNDERPINING
岩土力学发展现状研究分析
岩土力学发展现状研究分析摘要：岩土力学属于探究岩土特征变化的学科领域，岩土力学的理论研究成果将会为工程开展实践提供必要的支撑。
岩土力学包含了较为复杂的学科理论要点，工程技术人员针对岩土力学的理论知识内容必须要准确进行理解掌握，科学计算岩土受力特性的相关参数变化。
因此，本文探讨了岩土力学的目前学科理论发展以及学术研究状况，合理给出岩土力学的研究发展方向。
关键词：岩土力学；发展现状；技术要点岩土由于受到工程上部结构的荷载效应影响，进而导致了岩土体表现为原有强度改变、外观形态改变与应力改变情况。
作为独立的工程研究学科领域而言，岩土力学的侧重点就在于探讨岩土受力导致的有关参数指标变化。
在目前的发展现状下，岩土力学的学科理论研究水准正在趋向于不断实现提升，岩土力学以及其他相关学科的交叉性也表现得更为明显。
由此能够判断得出，深入探索岩土力学在当前阶段时期的研究发展状况具有显著的必要性。
一、岩土力学的含义及其研究对象岩土力学的基本含义就是运用科学计算公式来判断岩土体的受力特性变化程度，从而实现了准确预测岩土体的变形幅度、应力改变以及荷载强度等级因素。
因此从根本上来讲，岩土力学的关键研究对象应当包含岩土体的温湿度参数、荷载强度参数、应力变化参数等，以上各项的工程技术参数都属于岩土力学范畴。
工程技术人员在准确计算岩土体的相关参数前提下，应当能够预测得到工程主体结构的安全性能潜在缺陷，确保提供了工程整体架构合理优化的技术方案支撑。
二、岩土力学的发展历程岩土力学的学科基础理论最早诞生于十八世纪，法国学者库伦对于滑动土体的楔块理论、土体压力以及土体抗剪强度的理论进行了首次研究。
在此之后，学者朗肯对于土体压力的原有理论成果给予了必要的创新发展，进而诞生了土压力与塑性应力场的理论[1]。
在上世纪末的理论发展阶段，很多西方学者针对岩土力学理论表现为浓厚的研究探索兴趣，创新提出了独立的土力学理论、土坡稳定性的计算分析理论、土体渗流与固结的理论等。
岩土测试理论、方法与标准体系(李彦荣著)PPT模板
A
的物理性
质
2.2岩石
B
的本构关
系
2.3岩石
C
的强度
2.4岩石
D
的强度准
则
参考
E
文献
第一篇岩土力学基本理论
第3章岩体的基本性质
0 1
3.1岩体结构
面的分类
0 2
3.2岩体的描
述
0 3
3.3岩体的工
程分类
0 4
3.4岩体的强
度理论
0 5
参考文献
04 第二篇国内外岩土测试方法
第二篇国内外岩土 测试方法
202X
岩土测试理论、方法与 标准体系(李彦荣著)
演讲人
2 0 2 X - 11 - 11
目录
01. 序言
02. 前言
03. 第一篇岩土力学基本理论
04. 第二篇国内外岩土测试方 法
05. 第三篇国内外岩土测试标 准对比
06. 附录
01 序言
序言
02 前言
前言
03 第一篇岩土力学基本理论
第二篇国内外岩土测试方法
第6章土工试验方法
6.1土工 试样制备
6.2物理 性质测试
6.3力学 特性测试
6.4化学 性质测试
第二篇国内外岩土测试方法
第7章岩石试验方法
7.1岩石试 验试样要求
1
7.2岩石试 验试件描述
2
7.3物理性 质测试
3
7.4力学特 性测试
4
第二篇国内外岩土测试方法
第8章数据分析及注意事项
第一篇岩土力学基 本理论
第1章土体的基本性质 第2章岩石的基本性质 第3章岩体的基本性质
第一篇岩土力学基本理论
岩土力学与工程离散单元法
这段摘录展示了离散单元法在工程实践中的应用和价值。离散单元法的广泛应 用证明了其在实际工程中的有效性和实用性，为工程领域的发展和进步做出了 重要贡献。
《岩土力学与工程离散单元法》这本书通过深入剖析岩土力学的复杂性和离散 单元法的原理及应用，为读者展现了一个全面而深入的知识体系。书中的精彩 摘录只是其中的冰山一角，但足以让我们感受到这本书的魅力和价值。对于从 事岩土工程研究和实践的人员来说，这本书无疑是一本宝贵的参考书籍。
目录分析
《岩土力学与工程离散单元法》是一本专注于岩土力学领域，特别是离散单元 法（DEM）在岩土工程中的应用的书籍。通过对其目录的详细分析，我们可以 对书中的内容结构、主题深度和广度有一个初步的了解。
目录的结构安排反映了作者的写作意图和书籍的逻辑框架。该书的目录首先介 绍了岩土力学的基本概念和原理，包括岩土体的物理性质、力学特性以及岩土 体在外部作用下的应力、应变和破坏行为。这些基础知识为后续章节中离散单 元法的应用提供了必要的理论支撑。
目录还包含了关于离散单元法的发展趋势和前景展望的内容。这部分内容不仅 总结了离散单元法在当前的研究和应用现状，还展望了未来可能的研究方向和 应用领域，为读者提供了更深入的思考和研究方向。
《岩土力学与工程离散单元法》这本书的目录结构清晰、内容丰富，既包含了 岩土力学的基础知识，又详细介绍了离散单元法的原理和应用，同时还展望了 未来的发展趋势。这样的目录设计既方便读者快速了解书籍的整体框架和内容 要点，也为读者深入学习和研究岩土力学与离散单元法提供了有力的支持。
在阅读这本书的过程中，我深受Cundall P. A.教授提出的离散单元法的启发。 离散单元法通过模拟颗粒之间的相互作用和运动规律，能够准确地反映岩土材 料在颗粒尺度上的力学特性。这种方法不仅适用于岩石块体力学问题的分析， 而且可以广泛应用于土力学领域。
岩土力学重要参数取值大全
常用岩土材料力学重要参数（E, v与（K, G）的转换关系如下:G （7.2）2（1 .）当v值接近0.5的时候不能盲目的使用公式 3.5，因为计算的K值将会非常的高，偏离实际值很多。
最好是确定好K值（利用压缩试验或者P波速度试验估计），然后再用K和v来计算G值。
表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。
各向异性弹性特性一一作为各向异性弹性体的特殊情况，横切各向同性弹性模型需要中弹性常量：E1, E3, V2, V3和G13;正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E1,E2,E3,v2, v3, v3,G12,G 13和G23。
这些常量的定义见理论篇。
均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。
一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。
表 3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。
E x (GPa) E y (GPa) V xG xy (GPa) 砂岩 43.0 40.0 0.28 0.17 17.0 砂岩 15.7 9.6 0.28 0.21 5.2 石灰石 39.8 36.0 0.18 0.25 14.5 页岩 66.8 49.5 0.17 0.21 25.3 大理石68.6 50.2 0.06 0.22 26.6 花岗岩10.75.20.200.411.2流体弹性特性一一用于地下水分析的模型涉及到不可压缩的土粒时用到水的体积模量K f ,如果土粒是可压缩的，则要用到比奥模量 M 。
纯净水在室温情况下的 K f 值是2 Gpa 。
其取值依赖于分析的目的。
分析稳态流动或是求初始孔隙压力的分布状态（见理论篇第三章流体-固体相互作用分析），则尽量要用比较低的 K f ，不用折减。
这是由于对于大的 K f 流动时间步长很小，并且，力学收敛性也较差。
在FLAC ’D 中用到的流动时间步长，."f 与孔隙度n ，渗透系数k 以及K f 有如下关系：― n■ :t f'（7.3）K f k对于可变形流体（多数课本中都是将流体设定为不可压缩的） 我们可以通过获得的固结系数C 来决定改变K f 的结果。
土力学与岩土工程师答疑笔记一pdf
土力学与岩土工程师答疑笔记1．什么是土力学？土力学是一门研究土的性质、行为和应用的学科。
它主要涉及土的物理性质、力学性质、工程性质以及土工建筑物设计、施工等方面的内容。
2．土力学的研究对象是什么？土力学的研究对象是土，包括各种成因类型和工程性质的土。
这些土可能具有不同的物理性质、力学性质和工程特性，对它们的性质和行为进行研究，有助于我们更好地理解和应用土力学。
3．什么是岩土工程师？岩土工程师是一种专门从事岩土工程设计、施工和咨询的工程师。
他们主要负责岩土工程项目的规划、设计、施工和运营，需要掌握岩土工程的理论和实践知识，具备解决实际问题的能力。
4．岩土工程师的工作内容是什么？岩土工程师的工作内容包括但不限于：进行岩土工程勘察、设计、施工和监理；进行岩土工程测试和检测；进行岩土工程咨询和项目管理；参与岩土工程招投标等。
5．什么是岩土工程勘察？岩土工程勘察是指对建筑场地或地基进行调查、测绘、勘探、试验及综合性评价，提出场地及地基的工程地质评价或地质报告，为设计和施工提供依据。
其主要目的是查明场地或地基的工程地质条件，为工程设计和施工提供依据和建议。
6．什么是地基承载力？地基承载力是指地基在建筑物荷载作用下，能够保持稳定状态的能力。
地基承载力是地基设计中的一个重要指标，对于保证建筑物的稳定性和安全性至关重要。
7．什么是桩基础？桩基础是一种常用的基础形式，主要由桩和承台组成。
桩通常被打入地下一定深度，通过桩身将荷载传递到较深的土层上，以提高地基的承载力和稳定性。
承台则将各桩联结成一个整体，并承担传递到承台上的荷载。
桩基础适用于各种类型的建筑物和构筑物，具有承载力高、沉降量小、稳定性好等优点。
工程岩体的分类
>60 坚硬岩
60~30 较坚硬岩
30~15 较软岩
15~5 软岩
<5 极软岩
18
Rc≥60坚硬岩, Rc<5极软岩,与表5-1 Rc=160~100
有区别
2．岩体完整性指标Kv[>0.75～0.15]
V 2 pm Kv 2 V pr
m-mass r-rock
Vpm—岩体弹性纵波速度（km/s）
原则的、大致的分类，未针对专门的工程领域， 供各学科领域各部门安通用分类：
专为某项工程目的服务的分类，考虑因素少一些， 深入、细致。
5
二、工程岩体分类原则
（1）确定种类。
（2）定量—便于使用。
（3）级数适合—一般五级。
（ 4 ）分类方法和计算步骤应简单明了，便于记忆应 用。 （ 5 ）因素要独立 — 基本因素：结构面、岩块质量 （力学特性）、风化、水、地应力、工程施工条件和规 模。 （6）指标应是综合的。
完整性分5类
表5-17
Kv 完整程度
完整~极破碎
Kp与定性划分的岩体完整程度的对应关系
>0753 完 整 0.75~0.55 较完整 0.55~0.35 较破碎 0.35~0.15 破 碎 <0.15 极破碎
2019/1/5
20
（二）岩体基本质量分级
1．岩体基本质量指标（BQ）
BQ 90 3R c 250Kv
>0.22
2
37~29
0.22~0.12
3
29~19
0.12~E0.08
4
19~13
0.08~0.05
5 2019/1/5
软坚硬岩及全部软质岩，结合很差； 软质岩泥化层本身
确定土的最大干密度和最优含水率的数解法
应 地 有 三 个 干 密 度 和 含 水 率 (ρd1 , w1) 、(ρd2 , w2) 、 (ρd3 , w3) ,它们都应满足式 (1) ,可得到三个方程 ,联
ρd = aw2 + bw + c
(1)
Ξ 收稿日期 :2001 - 11 - 12
第 4 期
黄 英 ,等 1 确定土的最大干密度和最优含水率的数解法
1干密度和含水率的关系通过对大?土的击实试验成果的分析研究发现?同的土在?同击实功能下其干密度和含水率之间的关系可统一表示为2dawbwc1第4期黄英等1确定土的最大干密度和最优含水率的数解法表1数解法与图解法对比分析表table1theanalysissheetofthenumericalsolutionandthegraphicalsolution539选点法序号12345678910ab最小二乘法wop计图解法wop计57
(2) 表 2 的误差分析表明 ,最优含水率的误差大于 最大干密度的误差 。最大干密度的平行误差除个别达 0. 04 (g·cm - 3) 外 ,其余的都小于 0. 04 (g·cm - 3) ,大多 数为零 ;最优含水率的平行误差除极少数大于 1. 0 % 外 ,其余的都小于 1. 0 % ,说明用数解法确定土的最大 干密度和最优含水率的合理性 ,同时也证实了土的干 密度和含水率之间的分布规律 。
539
表 1 数解法与图解法对比分析表 Table 1 The analysis sheet of the numerical solution and the graphical solution
序号
a
b
1 - 57. 12 23. 56
选点法
c
ρdmax计 / (g·cm- 3)
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课程内容
• • • • • • • • • 第1章 第2章 第3章 第4章 4 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章 绪论 有限元基础 非线性弹性问题（Duncan-Chang模型） 材料非线性问题（D-P模型&M-C模型） D-P &M-C 接触问题问题 极限平衡法 极限分析（强度折减及上下限原理） 其它数值方法 其它相关的问题（流变、渗流等）
• /wiki/ENIAC
• 1946年2月14日世界上第一台通用计算机ENIAC诞生 • （Electronic Numerical Integrator and Calculator）
1.2 计算力学的历史
• 计算力学的发展主要体现在计算方法上。
目标
1. 2. 3. 4. 5. 全面掌握常见的岩土力学模型； 领悟计算力学中的数值分析方法； 掌握计算力学基本原理； 计算岩土力学 熟练运用科学编程语言； 数值分析 力学模型 编制非线性程序； 非线性弹性、材料非线性、接触问题。 6. 至少熟悉一种岩土数值计算软件。
数学基础 力学基础
学习基础
• 弹塑性力学 • 数值分析 • 编程经验 我们将在学习中将它们有机结合起来，实 现我们的目标。
born in Zimbabwe, graduated in mechanical engineering from the University of Cape Town
考核
• 期中-25% • 期末-25% • 作业-50%（理论及程序）
课堂要求
• 不要说话，包括说梦话、打呼噜等； • 主张自由活泼的学习方式，如对所讲内容 有任何疑问，比如写错了或讲错了、对所 讲的没理解等，可以随时打断进行讨论；
希望
• 希望大家不要有任何学习上的压力；我对 本课程的内容实行“三包”； • 希望我们共同进步；
• • • • • • • 按计算方法分： 有限差分法 有限单元法(1940年代~1960年代) (1940 ~1960 ) 边界单元法 流行单元法 有限体积法 极限平衡法，关键块体理论，不连续变形分析(DDA)，离 散单元法(DEC)
有限元发展中的里程碑
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没有明确的起源
• FPEG（梁国平-中科院） （梁国平 中科院 中科院）
专用FEM软件
• • • • • • Plaxis(荷兰Delft技术大学) GeoStudio系列 加拿大 系列(加拿大 系列 加拿大) Phase2(Rocscience, E.Hoek) Midas/GTS(韩国浦项集团) Z_Soil.PC(瑞士Zace Services Ltd) 同济曙光 E.Hoek
1941年A.Hrennikoff首次提出用杆系求解弹性力学问题 Courant(1943)用最小势能原理和三角元求解弹性扭转问题.”Variational methods for the solution of problems of equilibrium and vibration”； Turner，Clough在1956年首次将有限元法用于飞机机翼的结构分析； 1960年Clough正式提出有限元这一名称； 1967年Zienkiewicz与张佑启 张佑启出版第一本有限元书籍《 The finite element 张佑启 method for solid and structural mechanics 》 冯康(1920—1993，生于江苏省南京市，原籍浙江绍兴)于1965年发表了“基 冯康 ， 于变分原理的差分格式”，独立提出了有限元法的基本思想(袁亚湘今年院士) 有限元先驱Clough、Zienkiewicz和Argyris 胡海昌1954年在《物理学报》上发表了《论弹性体力学和受范性体力学中的 胡海昌 一般变分原理》 其他人： Rayleigh, Ritz, and Galerkin等， 离散元素法、有限元素法
1.1 计算机产生对力学的影响
• 再比如： 经典的弹性力学体系往往按非常简单的求 解类型进行章节划分：直角坐标问题、极 坐标问题、等直杆问题、轴对称问题等。 用现在的观点看，理论上用同一的计算框 架可以解决上述所有问题。
1.1 计算机产生对力学的影响
• 力学中的理论解答仍有现实意义： 1. 为数值结果提供检验标准； 2. 为半解析提供理论基础。
计算岩土力学
• • • • 李春光 312室 Email: cgli@ QQ: 41994640(群里能找到) 计算岩石力学课题组
为什么学这门课？
• 拿学分? • There is an old saying in computing: “rubbish in, rubbish out”. 理解计算黑箱中 的运算实质； • 为科研打基础； • 人类认识自然和改造自然的需要--计算力学 产生的最重要的原因。
1.1 计算机产生对力学的影响
• 比如： 经典的弹性力学中圣维南原理的引入就是为了简 化所求问题的复杂程度。 • 1855年法国力学家A.J.C.B.de圣维南：分布于弹 1855 A.J.C.B.de 性体上一小块面积（或体积）内的载荷所引起的 物体中的应力，在离载荷作用区稍远的地方，基 本上只同载荷的合力和合力矩有关；载荷的具体 分布只影响载荷作用区附近的应力分布。 • 而计算力学的出现可以模拟比较复杂的荷载。
第1章 绪论
• 1.1 计算机产生对力学的影响
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实验力学+理论力学 法则：实践——理论——实践 局限性：只能解决简单区域和简单本构问题
实验力学+理论力学 计算力学 实验力学 理论力学+计算力学 理论力学 法则：实践——理论 理论——计算 计算——实践 法则：实践 理论 计算 实践 可处理复杂形状及复杂本构问题 使于通用FEM软件
• • • • • • • • • ANSYS：开发于1963（ STASYS ） NASTRAN（1963，MSC公司） SAP 1（Willson E. L. 1972，源代码公开） ADINA ABAQUS（1978） MARC COSMOS ALGOR LS-DYNA
参考书目
• 1. 朱伯芳, 有限单元法原理与应用1998: 中国水利水电出 版社. • 2. 王勖成, 有限单元法2003: 清华大学出版社. • 3. Bathe, K.J., Finite element procedures. Vol. 2. 1996: Prentice hall Englewood Cliffs, NJ. • 4. de Souza Neto, E., et al., Computational methods for plasticity: theory and applications2008: Wiley. • 5. Kojić, M. and K.J. Bathe, Inelastic analysis of solids and structures2005: Springer Verlag. • 6. Brebbia, C. and 武际可, 工程师用的边界单元法, 1986, 科学出版社. QQ群中已共享。大家不应局限于上述书书目，可大量阅 群中已共享。大家不应局限于上述书书目， 群中已共享 读其它相关书籍。 读其它相关书籍。