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一种高效的FE-PSBFE耦合方法及在岩土工程弹塑性分析中的应用

孔宪京 陈楷 邹德高 刘锁 余翔

孔宪京, 陈楷, 邹德高, 刘锁, 余翔. 一种高效的FE-PSBFE耦合方法及在岩土工程弹塑性分析中的应用[J]. 工程力学, 2018, 35(6): 6-14. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.ST08
引用本文: 孔宪京, 陈楷, 邹德高, 刘锁, 余翔. 一种高效的FE-PSBFE耦合方法及在岩土工程弹塑性分析中的应用[J]. 工程力学, 2018, 35(6): 6-14. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.ST08
KONG Xian-jing, CHEN Kai, ZOU De-gao, LIU Suo, YU Xiang. AN EFFICIENT FE-PSBFE COUPLED METHOD AND ITS APPLICATION TO THE ELASTO-PLASTIC ANALYSIS OF GEOTECHNICAL ENGINEERING STRUCTURES[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(6): 6-14. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.ST08
Citation: KONG Xian-jing, CHEN Kai, ZOU De-gao, LIU Suo, YU Xiang. AN EFFICIENT FE-PSBFE COUPLED METHOD AND ITS APPLICATION TO THE ELASTO-PLASTIC ANALYSIS OF GEOTECHNICAL ENGINEERING STRUCTURES[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(6): 6-14. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.ST08

一种高效的FE-PSBFE耦合方法及在岩土工程弹塑性分析中的应用

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.ST08
基金项目: 国家重点研发计划项目(2017YFC0404900);国家自然科学基金项目(51379028,51678113)
详细信息
    作者简介:

    孔宪京(1952-),男,江苏人,教授,博士,博导,主要从事高土石坝抗震研究(E-mail:kongxj@dlut.edu.cn);邹德高(1973-),男,山东人,教授,博士,博导,主要从事高土石坝抗震研究(E-mail:zoudegao@dlut.edu.cn);刘锁(1992-),男,安徽人,硕士生,主要从事土石坝工程应用研究(E-mail:liusuo@mail.dlut.edu.cn);余翔(1988-),男,河南人,博士,主要从事土石坝抗震研究(E-mail:xiangyu@mail.dlut.edu.cn).

    通讯作者: 陈楷(1991-),男,贵州人,博士生,主要从事非线性SBFEM工程应用研究(E-mail:chenkai@mail.dlut.edu.cn).
  • 中图分类号: TU43

AN EFFICIENT FE-PSBFE COUPLED METHOD AND ITS APPLICATION TO THE ELASTO-PLASTIC ANALYSIS OF GEOTECHNICAL ENGINEERING STRUCTURES

  • 摘要: 针对复杂岩土工程结构建模困难、耗时费力的难题,结合八叉树网格离散技术,对网格中的六面体采用等参单元,对于非六面体采用多面体比例边界有限单元(PSBFE),建立了一种快速、高效的FE-PSBFE弹塑性耦合数值分析方法。采用实现的PSBFE对标准土石坝进行数值模拟,验证了其正确性和计算精度;通过典型复杂心墙坝对提出FE-PSBFE耦合方法的灵活性、通用性和高效性进行了研究,研究结果表明:与传统FEM相比,该耦合方法可大幅加速模型前处理进程,解决了复杂三维空间河谷形状、水平分层填筑和材料分区导致的网格剖分难题,几十万单元的网格划分一般仅需几分钟;与PSBFE相比,显著提高了岩土结构弹塑性分析的效率,FE-PSBFE可减少超过80%的求解时间。FE-PSBFE耦合方法对其他复杂几何条件的工程问题也具有良好的实用性,为快速精细化抗震分析提供了技术手段。
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-05
  • 修回日期:  2017-11-01
  • 刊出日期:  2018-06-25

一种高效的FE-PSBFE耦合方法及在岩土工程弹塑性分析中的应用

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.ST08
    基金项目:  国家重点研发计划项目(2017YFC0404900);国家自然科学基金项目(51379028,51678113)
    作者简介:

    孔宪京(1952-),男,江苏人,教授,博士,博导,主要从事高土石坝抗震研究(E-mail:kongxj@dlut.edu.cn);邹德高(1973-),男,山东人,教授,博士,博导,主要从事高土石坝抗震研究(E-mail:zoudegao@dlut.edu.cn);刘锁(1992-),男,安徽人,硕士生,主要从事土石坝工程应用研究(E-mail:liusuo@mail.dlut.edu.cn);余翔(1988-),男,河南人,博士,主要从事土石坝抗震研究(E-mail:xiangyu@mail.dlut.edu.cn).

    通讯作者: 陈楷(1991-),男,贵州人,博士生,主要从事非线性SBFEM工程应用研究(E-mail:chenkai@mail.dlut.edu.cn).
  • 中图分类号: TU43

摘要: 针对复杂岩土工程结构建模困难、耗时费力的难题,结合八叉树网格离散技术,对网格中的六面体采用等参单元,对于非六面体采用多面体比例边界有限单元(PSBFE),建立了一种快速、高效的FE-PSBFE弹塑性耦合数值分析方法。采用实现的PSBFE对标准土石坝进行数值模拟,验证了其正确性和计算精度;通过典型复杂心墙坝对提出FE-PSBFE耦合方法的灵活性、通用性和高效性进行了研究,研究结果表明:与传统FEM相比,该耦合方法可大幅加速模型前处理进程,解决了复杂三维空间河谷形状、水平分层填筑和材料分区导致的网格剖分难题,几十万单元的网格划分一般仅需几分钟;与PSBFE相比,显著提高了岩土结构弹塑性分析的效率,FE-PSBFE可减少超过80%的求解时间。FE-PSBFE耦合方法对其他复杂几何条件的工程问题也具有良好的实用性,为快速精细化抗震分析提供了技术手段。

English Abstract

孔宪京, 陈楷, 邹德高, 刘锁, 余翔. 一种高效的FE-PSBFE耦合方法及在岩土工程弹塑性分析中的应用[J]. 工程力学, 2018, 35(6): 6-14. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.ST08
引用本文: 孔宪京, 陈楷, 邹德高, 刘锁, 余翔. 一种高效的FE-PSBFE耦合方法及在岩土工程弹塑性分析中的应用[J]. 工程力学, 2018, 35(6): 6-14. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.ST08
KONG Xian-jing, CHEN Kai, ZOU De-gao, LIU Suo, YU Xiang. AN EFFICIENT FE-PSBFE COUPLED METHOD AND ITS APPLICATION TO THE ELASTO-PLASTIC ANALYSIS OF GEOTECHNICAL ENGINEERING STRUCTURES[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(6): 6-14. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.ST08
Citation: KONG Xian-jing, CHEN Kai, ZOU De-gao, LIU Suo, YU Xiang. AN EFFICIENT FE-PSBFE COUPLED METHOD AND ITS APPLICATION TO THE ELASTO-PLASTIC ANALYSIS OF GEOTECHNICAL ENGINEERING STRUCTURES[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(6): 6-14. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.ST08
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