三维弹塑性有限元计算中的不平衡力研究.pdfVIP

　第 26 卷 　第 3 期 岩 　土 　工 　程 　学 　报 Vol . 26 　No . 3 　 　2004 年 　 5 月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering May , 　2004 　 三维弹塑性有限元计算中的不平衡力研究 On unbalance d force s in 3D ela stopla stic FEM analy si s 杨 　强 ,陈　新 ,周维垣 ,杨若琼 (清华大学 水利水电工程系 ,北京 　100084) 摘 　要 :研究了弹塑性计算中不平衡力的性质 ,揭示了它和加固力 、结构稳定性的密切关系 。研究表明 ,对任一迭代步 ,只要施加一 ( ) 个反向不平衡力 加固力 ,结构就是稳定的。可以用总余能范数来衡量弹性试应力场和调整后应力场的偏差 ,弹塑性本构关系要 求该总余能范数取最小值 ;不平衡力就是两应力场差值在结点上的集中体现 ,故在总余能范数的意义上 ,按弹塑性本构关系确定的 不平衡力或加固力是最小的。弹塑性计算确定的加固力和真解相比偏于安全 。拱坝计算实例表明 ,不平衡力分析对分析结构稳定 性 、指导加固设计有益 。 关键词 :不平衡力 ;弹塑性 ;加固力 ( ) 中图分类号 :TU 452 　　　　文献标识码 :A 　　　　文章编号 :1000 - 4548 2004 03 - 0323 - 04 ( ) 作者简介 :杨 　强 1964 - ,男 ,云南弥勒县人 ,清华大学水利水电工程系教授 ,博士生导师 ,研究方向为水工结构和岩石力学 。 YAN G Qiang ,CHEN Xin ,ZHOU Weiyuan ,YAN G Ruoqiong (Department of Hydraulic Engineering , Tsinghua University , Beij ing 100084 , China) Ab stract :This p ap er focuses on prop erties of unbalanced forces in 3D elastoplastic calculation . The relationship among unbalanced forces , rein forced force and structural stability is established . It is revealed that a structure is stable if a reinforced force with the same magitude as the unbal anced force but in the opp osite direction is added . Furthermore , the elastoplastic theory always minimizes the actual unbalanced force or rein forced force in the sense of a condition number in the norm of complementary energy . A case study for an arch dam shows that the analysis of un balanced force is helpful to evaluate the structural stability and reinforcement . Key word s :unbalanced force ; elastoplastic ; reinforcement