基于X-SBFEM混凝土非線性斷裂數(shù)值模型研究.pdf

1、在工程領(lǐng)域中，混凝土結(jié)構(gòu)斷裂問題一直都是影響結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵因素。尤其對(duì)大壩而言，裂縫的發(fā)展對(duì)壩體安全很多時(shí)候是致命的?；诰€彈性斷裂力學(xué)及非線性斷裂力學(xué)是現(xiàn)今斷裂分析較為成熟的兩個(gè)方向。其中線彈性斷裂分析方法忽視了斷裂過(guò)程區(qū)存在的影響，這種簡(jiǎn)化在很大程度上是失去客觀性的。從離散斷裂的角度出發(fā)，對(duì)裂紋進(jìn)行非線性分析，求解斷裂過(guò)程區(qū)粘聚力，對(duì)于工程結(jié)構(gòu)研究及設(shè)計(jì)意義重大。
　　為模擬準(zhǔn)脆性材料（混凝土）的斷裂過(guò)程區(qū)，插入粘性內(nèi)插單元并

2、引入影子域是一種常見方案。但最近發(fā)展的線性漸進(jìn)疊加法相對(duì)前者而言可以在很大程度減小計(jì)算量。這種算法假設(shè)把裂尖非線性粘聚問題簡(jiǎn)化為線彈性問題。以比例邊界有限元進(jìn)行模擬的裂尖域超單元的裂紋面力所得位移場(chǎng)是非齊次的微分方程特殊解之一。
　　擴(kuò)展比例邊界有限元在很大程度上擯棄了擴(kuò)展有限元和比例邊界有限元的缺陷，同時(shí)吸取了二者優(yōu)點(diǎn)：模擬裂尖域的超單元使用比例邊界有限元法，利用其可半解析的求解（徑向解析、環(huán)向可得有限元級(jí)的精確求解），在無(wú)限域

3、及裂尖奇異性等問題方面有明顯優(yōu)勢(shì)，且當(dāng)比例中心置于裂尖點(diǎn)時(shí)可以side-face力的形式在裂尖裂紋面施加任意分布荷載；模擬裂紋中段時(shí)擴(kuò)展有限元法在進(jìn)行模擬裂紋擴(kuò)展時(shí)相對(duì)比例邊界有限元法無(wú)需網(wǎng)格重構(gòu)的優(yōu)勢(shì)得以充分體現(xiàn)，但如用其模擬裂尖則需提前構(gòu)造十分復(fù)雜的富集函數(shù)，且特殊的數(shù)值積分技術(shù)在形成單元?jiǎng)偠汝嚂r(shí)也是常需的。此外，兩者可銜接在有限元法框架內(nèi)。
　　本文提出基于擴(kuò)展比例邊界有限元結(jié)合線性漸進(jìn)迭代法及水平集算法模型對(duì)混凝土材料斷裂