流形方法在巖體斷裂特性與裂紋發(fā)展過程數(shù)值分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、該文系統(tǒng)闡述了數(shù)值流形方法的基本思想,介紹了數(shù)值流形方法的一般原理以及全一階多項(xiàng)式覆蓋函數(shù)與全二階覆蓋函數(shù)兩種形式的高階流形方法的數(shù)學(xué)列式,編制了零階、全一階及全二階多項(xiàng)式覆蓋函數(shù)的數(shù)值流形方法計算程序,應(yīng)用程序?qū)α鸭y的起裂及擴(kuò)展進(jìn)行了數(shù)值分析.計算結(jié)果表明采用高階形式的覆蓋函數(shù)能有效地提高數(shù)值流形方法的計算精度.應(yīng)用數(shù)值流形方法進(jìn)行數(shù)值分析計算時,其前處理網(wǎng)格的剖分一直是比較復(fù)雜的問題.現(xiàn)階段還沒有很好的數(shù)值流形方法前處理程序,該文結(jié)

2、合有限單元法的網(wǎng)格自動剖分技術(shù)和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法發(fā)展了一套適用于數(shù)值流形方法的網(wǎng)格剖分技術(shù),應(yīng)用這種方法可以快速地自動剖分網(wǎng)格,完成數(shù)值流形方法計算分析的前處理工作,在計算過程中不需要重新剖分網(wǎng)格,極大地減少了計算工作量,使數(shù)值流形方法能夠真正地應(yīng)用于工程計算.斷裂力學(xué)中一直存在兩種觀點(diǎn),一種是靜態(tài)斷裂力學(xué)觀點(diǎn),主要是從靜態(tài)平衡來考慮裂紋的擴(kuò)展規(guī)律,忽略裂紋擴(kuò)展速度的影響.另一種是動態(tài)斷裂力學(xué)觀點(diǎn),從動態(tài)理論來考慮裂紋的擴(kuò)展,引入

3、了裂紋擴(kuò)展速度,考慮裂紋擴(kuò)展速度對裂紋擴(kuò)展過程的影響.該文應(yīng)用數(shù)值流形方法對靜態(tài)斷裂力學(xué)和動態(tài)斷裂力學(xué)兩個方面都進(jìn)行了計算分析.首先介紹了靜態(tài)斷裂力學(xué)的基本觀點(diǎn)和基本理論、應(yīng)力強(qiáng)度因子的計算方法、裂紋開裂的判斷準(zhǔn)則等,并編制了相應(yīng)的計算程序,對裂紋的擴(kuò)展規(guī)律進(jìn)行了分析計算.從動態(tài)斷裂力學(xué)觀點(diǎn)分析裂紋擴(kuò)展時考慮了裂紋擴(kuò)展速度的因素.裂紋擴(kuò)展速度對裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子以及裂紋的起裂、止裂都有影響.隨著裂紋的擴(kuò)展,在一定的載荷作用下,裂紋的擴(kuò)展

4、速度是一個先增大后減小的過程.裂紋擴(kuò)展速度的變化影響著裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子和斷裂韌度的變化,當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度因子大于斷裂韌度時,裂紋繼續(xù)擴(kuò)展;當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度因子小于斷裂韌度的時,裂紋就停止擴(kuò)展.該文通過所編制的數(shù)值流形方法計算程序計算了裂紋的擴(kuò)展速度,并在此基礎(chǔ)上計算裂紋的動態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子,動態(tài)斷裂韌度,由動態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子與動態(tài)斷裂韌度動態(tài)地進(jìn)行裂紋的擴(kuò)展和止裂分析.該文對數(shù)值流形方法進(jìn)行了一個全面的介紹,并應(yīng)用數(shù)值流形方法對裂紋的擴(kuò)展進(jìn)行了分析計