基于连续介质力学的块体单元离散弹簧法研究.pdfVIP

第29卷增I 岩石力学与工程学报 V01．29Supp．1 ChineseJournal and Mechanics 20i0年5月 ofRock Engineering May，2010 基于连续介质力学的块体单元离散弹簧法研究 冯春1，李世海1，姚再兴1·2 (1．中国科学院力学研究所，北京1面190：2．辽宁工程技术大学力学与工程学院，辽宁阜新123000) ■要。提出一种基于连续介质力学的块体单元离散弹簧法，并将其应用于地质体渐进破坏过程的数值模拟研究。 该方法以连续介质力学的基本理论为基础，以八节点正六面体单元为离散对象，根据有限元的形函数理论及正六 面体单元刚度矩阵的具体表达式，将正六面体单元离散成为12根棱弹簧，并推导各弹簧的弹簧力计算公式，给出 各弹簧的弹簧力分量的物理意义、对应的弹簧刚度及相关联的位移。在弹性部分的计算结果与传统的有限元计算 结果一致的基础上，在弹簧中引入Mohr-Coulomb准则及拉伸破坏准则，进行弹簧破坏的判断。如果块体内的弹 簧全部断裂，便将其视为散体。在判断破坏时采用双重判断模式，块体单元的判断主要用于选取弹簧潜在的破坏 面，离散弹簧的判断用于计算弹簧上的真实弹簧力。最后，通过相关算例验证引入破坏准则后所得计算结果的合 理性。块体单元离散弹簧法的实质是通过12根离散弹簧将单元转化为结构，因此可以通过分析各弹簧的断裂情况 研究块体的内部破坏特征，更可以通过各弹簧的先后断裂过程来研究地质体的渐进破坏过程。 关t词·数值计算；地质体；连续介质力学；弹簧刚度；渐进破坏 中圈分类号lO241 文献标识码：A 文章缩号I1000—6915(2010)增1—2690—15 BASED STUDYoFBLOCK．DISCRETE．SPRINGMETHoDON CoNTINUUMMECHANICS Chunl，LIShihail，YAO FEN,G Zaixin91’2 (1．InstituteofMechanics，ChineseAcademyofSciences，＆／j／ng Technical 123000t Liaoning Universil)’-Fuxin，LiaoningChina) Abstract：A methodbasedoncontinuummechanicsiS andthisme也odwouldbe block-discrete．spring presented to failureof theoreticalbasisofthis iscontinuum simulatethe geologicalbody．The approach applied progressive with function mechanicsand is hexahedron8 to ofFEM thediscreteobjectregular nodes．According theory shape andelementstiffn