cdem法
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CDEM(Continuous-Discontinuous Element Method)是一种有限元与离散元耦合的显式数值分析方法,主要用于岩土等材料渐进破坏过程的模拟。
该方法的特点是,在模拟材料弹塑性变形的同时,可以模拟显式裂缝在材料中的萌生、扩展及贯通过程。
CDEM中的数值模型由块体及界面两部分构成。
块体由一个或多个有限元单元组成,用于表征材料的弹性、塑性、损伤等连续特征;两个块体间的公共边界即为界面,用于表征材料的断裂、滑移、碰撞等非连续特征。
CDEM中的界面包含真实界面及虚拟界面两个概念,真实界面用于表征材料的交界面、断层、节理等真实的不连续面,其强度参数与真实界面的参数一致;虚拟界面主要有两个作用,一是连接两个块体,用于传递力学信息,二是为显式裂纹的扩展提供潜在的通道(即裂纹可沿着任意一个虚拟界面进行扩展)。
CDEM采用基于增量方式的显式欧拉前差法进行动力问题的求解,主要包含节点合力计算及节点运动计算两个部分。
节点合力计算如式(1)所示,为:F=FE+Fe+Fc+Fd (1)
其中,F为节点合力,FE为节点外力,Fe为有限元单元变形贡献的节点力,Fc 为接触界面贡献的节点力,Fd为节点阻尼力。
节点运动计算如式(2)所示,为:a=a+v+ (2)
其中,a为节点加速度、v为节点速度、为节点位移增量,u为节点位移全量,m 为节点质量,为计算时步。
基于式(1)、式(2)的交替计算,即可实现显式求解过程。
此外,CDEM还具有以下特点:
有限元部分的求解采用增量法进行有限元单元应力及节点变形力的计算。
离散元部分的求解则主要关注颗粒或块体之间的相互作用和运动。
CDEM通过将连续介质数值方法与非连续介质数值方法进行深度融合,实现了能量层面上的统一。
该方法可实现地质体及人工材料渐进破坏过程的模拟。
以上内容仅供参考,建议查阅关于CDEM的专业文献或咨询相关专家以获取更全面准确的信息。