本文關(guān)鍵詞：土與結(jié)構(gòu)的大變形單邊接觸研究　出處：《湖南工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：土與結(jié)構(gòu)在接觸過程中可能會發(fā)生大變形,把接觸問題看成是簡單的非線性問題已不能滿足生產(chǎn)和科研需要。因此,在計(jì)算分析中一方面要考慮材料非線性的問題,另一方面要考慮幾何非線性的問題。通過總結(jié)前人的研究成果,對土與結(jié)構(gòu)相互作用的大變形問題,運(yùn)用大變形有限元基本理論,建立了有初始間隙的接觸單元模型和帶剪切錯(cuò)動的接觸單元模型,在土體本構(gòu)模型中采用了Morh-Coulomb準(zhǔn)則,并用VB語言編制了大變形有限元計(jì)算程序。本文具體工作內(nèi)容如下:(1)簡述了大變形有限元分析的基本理論,包括物體構(gòu)形和運(yùn)動的兩種描述——Lagrange法和Euler法,介紹了變形梯度、應(yīng)力和應(yīng)變張量、大變形運(yùn)動的微分方程和積分方程等基本理論;介紹了彈塑性本構(gòu)方程基本理論,強(qiáng)調(diào)了應(yīng)變空間表述的在材料中的普遍適用性。(2)給出了土體大變形的控制方程及其矩陣表達(dá)式。推導(dǎo)了二維情況土體物質(zhì)描述下的大變形增量問題有限元格式;分析了土體與結(jié)構(gòu)接觸單元,提出了有初始間隙的接觸面單元模型;提出了剪切錯(cuò)動帶的計(jì)算模型,分析了薄層單元厚度與寬度之比對剪應(yīng)力和相對剪切位移的影響,得到大變形情況下的接觸面單元的勁度矩陣。(3)分析選用了混合法求解大變形接觸計(jì)算,以期較大程度接近精確解;分別給出了有初始間隙的接觸單元和帶剪切破壞的接觸單元的算法。結(jié)合兩個(gè)算例,有初始間隙的接觸單元在受壓過程表現(xiàn)出了單元大變形的擠壓過程;在帶剪切錯(cuò)動的接觸單元中討論了不同厚度的薄層單元在不同水平應(yīng)力下的變形情況,計(jì)算了接觸面剪切應(yīng)力和相對位移,并對計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)偏差的原因作出了初步的討論。
[Abstract]:Large deformation may occur in the process of contact between soil and structure, so that the contact problem can not be regarded as a simple nonlinear problem can no longer meet the needs of production and scientific research. On the one hand, the problem of material nonlinearity should be considered, on the other hand, the problem of geometric nonlinearity should be considered. Based on the large deformation finite element theory, the contact element model with initial clearance and the contact element model with shear dislocation are established. The Morh-Coulomb criterion is used in the soil constitutive model. The finite element analysis program of large deformation is compiled with VB language. The main work of this paper is as follows: (1) the basic theory of finite element analysis of large deformation is briefly described. The basic theories of deformation gradient, stress and strain Zhang Liang, differential equation and integral equation of large deformation motion are introduced. The basic theory of elastoplastic constitutive equation is introduced. The general applicability of strain space representation in materials is emphasized. The governing equation of large deformation of soil and its matrix expression are given, and the finite element scheme of large deformation increment problem is derived under the description of soil mass in two dimensions. The contact element between soil and structure is analyzed, and the contact surface element model with initial clearance is proposed. The calculation model of shear dislocation zone is proposed, and the influence of the ratio of thickness to width of thin layer element on shear stress and relative shear displacement is analyzed. The stiffness matrix of the contact surface element under large deformation is obtained. The hybrid method is used to solve the contact calculation of large deformation in order to approach the exact solution to a greater extent. The algorithms of contact element with initial gap and contact element with shear failure are given respectively. Combined with two examples, the contact element with initial gap shows the extrusion process of large deformation in compression process. In the contact element with shear dislocation, the deformation of thin layer element with different thickness under different horizontal stress is discussed, and the shear stress and relative displacement of contact surface are calculated. The reasons for the deviation of the calculation results are discussed preliminarily.
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU43;TU31

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本文編號：1414347