發(fā)布時間：2020-11-21 20:23

　　 隨著我國高速鐵路和城市軌道交通的迅速發(fā)展,隧道結(jié)構(gòu)在工程中被廣泛應(yīng)用。然而,針對隧道結(jié)構(gòu)中的存在的時空耦合粘彈性問題的求解,傳統(tǒng)數(shù)值方法在計算精度和效率上目前還難以滿足現(xiàn)實需求。本文基于等幾何比例邊界元方法和分段時域自適應(yīng)算法,發(fā)展了一種新的高精度、高效率的數(shù)值計算方法,并將其初步應(yīng)用于隧道結(jié)構(gòu)蠕變位移的分析。本文所提的求解粘彈性材料蠕變位移的數(shù)值計算方法在實施過程中涉及時域和空間域的離散。在時間域上,采用分段時域自適應(yīng)算法,將時空耦合的非線性粘彈性問題轉(zhuǎn)化為一系列線型彈性空間問題,并在相應(yīng)的時間步長內(nèi)獲得規(guī)定的計算精度,實現(xiàn)自適應(yīng)計算。在空間域上,采用等幾何比例邊界元方法,實現(xiàn)CAD與CAE數(shù)據(jù)的統(tǒng)一,僅需對求解域邊界進行離散,繼承了比例邊界元方法在求解無限域和應(yīng)力奇異問題的優(yōu)勢,進一步提高了求解精度和效率。本文研究內(nèi)容主要包含以下幾個方面:1、對等幾何分析中非均勻有理B樣條(NURBS)性質(zhì)進行數(shù)值驗證研究,完成了平面曲線擬合和節(jié)點插入加密細化的數(shù)值模型,為后續(xù)工作的開展提供了理論基礎(chǔ)。2、推導(dǎo)彈性問題的等幾何比例邊界元方程求解過程。通過數(shù)值算例驗證所建模型準確性,并與傳統(tǒng)比例邊界元方法在計算精度和效率上進行了對比。3、結(jié)合分段時域自適應(yīng)算法與等幾何比例邊界元方法,提出了新的求解粘彈性問題的數(shù)值計算方法。推導(dǎo)了利用時域自適應(yīng)等幾何比例邊界元方法求解粘彈性問題的數(shù)值求解過程,并通過數(shù)值算例驗證了所提計算方法的正確性。4、利用所建的數(shù)值計算方法,在隧道結(jié)構(gòu)分析中進行了初步應(yīng)用。通過數(shù)值結(jié)果對比,進一步驗證了所提方法的可行性和有效性,為隧道結(jié)構(gòu)蠕變位移的求解提供了一個新的思路。通過數(shù)值算例結(jié)果分析,針對粘彈性蠕變問題,所提數(shù)值計算方法在計算精度和效率上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法,并具有較好的實際工程應(yīng)用價值。在本文的研究工作基礎(chǔ)之上,還可對相關(guān)問題做進一步的深入研究。
【學位單位】：大連交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U451
【部分圖文】：

２人受傷；２０１３年西安地鐵施工發(fā)生坍塌事故，造成５名工人被埋并全部遇難；２００８??年１１月１５日，浙江杭州風情大道地鐵一號線工地發(fā)生塌方事故，造成４人遇難１７失??蹤。表１．２和圖１．２給出了我國２００８年－２０１６年隧道事故的具體統(tǒng)計數(shù)據(jù)｜２］。??表１．２?２００８年－２０１６年我國隧道事故統(tǒng)計｜２］??Ｔａｂｌｅｌ?．２?Ｃｈｉｎａ?Ｔｕｎｎｅｌ?Ａｃｃｉｄｅｎｔ?Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ?ｉｎ?２００８?ｔｏ?２０１６??Ｉ模板丨山體Ｉ泥石??事故類型?塌方冒頂爆炸室息透水?ｔ?雪崩??爆裂滑坡?流??發(fā)生次數(shù)／次?４２?６￣?５?３?￣１?１?１?１??死亡人數(shù)?／?人?１２１?１７?４０?１３?９?３?￣２￣￣?４?４￣＾??平均死亡人數(shù)／人?３?３?８?４?４?￣３?２?４￣?４??２??

ｈ海北？（疒州ｓ？南京＊ｒ?ｘｕｕｌ天淖成？?ｓ？．鄭州杭詐肉安ａ明長存寧波長沙無ｓ沈ｂ南ｗ爺茺ａ寧ｇ島合ａ?ａｍ??■?６Ｈ?５＇４?３０８＇?ｉＳ６?２５８?：１２?ＪＳ４?ＳＳＩ．？?！７０?１４０?１２１?９５．４?９３．６?９２?ＳＳ．７６Ｓ３．６１?７５?６？?５６?５４?４６．Ｓ４?３８?３：?？０?２：２?２５?．＇－Ｉ．Ｓ９?：４?；４??圖１．〗國內(nèi)城市地鐵總里程（ｋｍ）??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｏｔａｌ?ｌｅｎｇｔｈ?ｏｆ?ｓｕｂｗａｙ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ?（ｋｍ）??隨著隧道結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，也暴露出諸多問題。由于隧道結(jié)構(gòu)的施工環(huán)境較為隱蔽，??同時施工工藝較為復(fù)雜，還受地質(zhì)、天氣情況等多種因素的影響，隧道已成為土木工程??中事故多發(fā)的一種結(jié)構(gòu)。２０１５年１２月，重慶市黔江縣舟白隧道復(fù)線發(fā)生坍塌事故，造??成６人死亡；２０１４年５月，安徽省池州市龍頭嶺隧道施工現(xiàn)場發(fā)生坍塌，造成６人死亡，??２人受傷；２０１３年西安地鐵施工發(fā)生坍塌事故，造成５名工人被埋并全部遇難；２００８??年１１月１５日

?度的提高，對分析模型網(wǎng)格重構(gòu)，修改與加密的耗時也隨之增多，嚴重影響了產(chǎn)品研發(fā)??周期，圖１．４給出了產(chǎn)品規(guī)模與分析時間的關(guān)系圖｜１（）］。從圖中可以發(fā)現(xiàn)隨著分析規(guī)模的??結(jié)構(gòu)不斷增大，分析所需時間成指數(shù)式增長。同時ＣＡＥ中分析模型的建立大多采用多??項式差值的方法，因此單元之間存在不連續(xù)性，使得計算結(jié)果的精度有限。研究工作者??希望在ＣＡＤ與ＣＡＥ間建立起統(tǒng)一的聯(lián)系，使用統(tǒng)一的數(shù)值模型進行網(wǎng)格劃分和分析計??算
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳紫俊;黃正東;左兵權(quán);劉清華;殷小亮;;等幾何分析研究概述[J];機械工程學報;2015年05期

2 祝雪峰;馬正東;胡平;;幾何精確非協(xié)調(diào)等幾何NURBS有限元[J];固體力學學報;2012年05期

3 張勇;林皋;胡志強;鐘紅;;基于等幾何分析的比例邊界有限元方法[J];計算力學學報;2012年03期

4 張勤;萬能;莫蓉;陳濤;;二維線性對流擴散問題的NURBS等幾何分析[J];計算機輔助設(shè)計與圖形學學報;2012年04期

5 張勇;林皋;劉俊;胡志強;;波導(dǎo)本征問題的等幾何分析方法[J];應(yīng)用力學學報;2012年02期

6 陳濤;莫蓉;萬能;;等幾何分析中Dirichlet邊界條件的配點施加方法[J];機械工程學報;2012年05期

7 陳濤;莫蓉;萬能;宮中偉;;等幾何分析中采用Nitsche法施加位移邊界條件[J];力學學報;2012年02期

8 張勇;林皋;胡志強;;比例邊界等幾何分析方法Ⅰ:波導(dǎo)本征問題[J];力學學報;2012年02期

9 劉俊;林皋;李建波;;超高壓輸電線路工頻電場分析的比例邊界有限元方法[J];水電能源科學;2011年03期

10 王志國,周來水,王小平;一種修改NURBS曲線形狀的新方法[J];計算機學報;2004年12期

本文編號：2893549