基于擴展有限元法的混凝土結構開裂數值分析研究.pdf

1、擴展有限元法(XFEM)是一種新興的分析不連續(xù)問題的數值方法，該方法以單位分解法為基礎，繼承了常規(guī)有限元法成熟的理論與技術，通過引入Heavisede函數和裂尖漸進位移場函數反映裂紋面不連續(xù)特性與裂尖應力集中和奇異性，克服了常規(guī)有限元分析斷裂問題中網格剖分繁瑣、裂紋擴展后需要重新剖分網格的缺點。本文應用XFEM進行了混凝土開裂過程的數值模擬，研究了XFEM進行斷裂分析的具體實現(xiàn)方法。 論文內容和成果包括以下幾個部分： 1

2、．研究了采用XFEM進行斷裂分析的基本原理和程序實現(xiàn)方法，探討了采用XFEM進行斷裂分析時應力強度因子的計算方法，對比了直接法和M積分法兩種應力強度因子計算方法的不同之處，分析了兩種方法各自的影響因素和適用性。 2．編寫了分析斷裂問題的XFEM程序，通過ANSYS前后處理實現(xiàn)XFEM計算結果的圖形顯示，并通過幾個典型算例驗證了算法和程序的正確性，展示XFEM分析斷裂問題的優(yōu)勢。 3．研究了裂紋面有面力作用時用XFEM進行

3、斷裂分析的方法，將XFEM應用于混凝土水力劈裂分析，推導了相應的有限元列式，探討了具體的實現(xiàn)方法，進行了有預設裂紋的重力壩水力劈裂分析，驗證了該方法的正確性和可行性，探討了水力劈裂數值分析的新途徑。 4．將XFEM和增廣Lagrange乘子法相結合，探討了采用XFEM進行接觸摩擦分析的具體方法，通過兩個算例驗證了該方法的可行性，為進一步采用XFEM分析混凝土中壓剪裂紋的開裂擴展奠定了基礎。 5．在非線性有限元計算結果的基