計算巖土力學(xué)

1、計算巖土力學(xué) 312室Email: QQ: 41994640(群里能找到)計算巖石力學(xué)課題組1為什么學(xué)這門課？拿學(xué)分?There is an old saying in computing: “rubbish in, rubbish out”. 理解計算黑箱中的運算實質(zhì)；為科研打基礎(chǔ)；人類認(rèn)識自然和改造自然的需要-計算力學(xué)產(chǎn)生的最重要的原因。2目標(biāo)全面掌握常見的巖土力學(xué)模型；領(lǐng)悟計算力學(xué)中的數(shù)值分析方法；掌握計算力學(xué)基本原理；熟練運用科學(xué)編程語言；編制非線性程序；非線性彈性、材料非線性、接觸問題。至少熟悉一種巖土數(shù)值計算軟件。數(shù)值分析力學(xué)模型數(shù)學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)基礎(chǔ)計算巖土力學(xué)3學(xué)習(xí)基礎(chǔ)彈塑性力學(xué)數(shù)值

2、分析編程經(jīng)驗 我們將在學(xué)習(xí)中將它們有機(jī)結(jié)合起來，實現(xiàn)我們的目標(biāo)。4課程內(nèi)容第1章 緒論第2章 有限元基礎(chǔ)第3章 非線性彈性問題（Duncan-Chang模型）第4章 材料非線性問題（D-P模型&M-C模型）第5章 接觸問題問題第6章 極限平衡法第7章 極限分析（強(qiáng)度折減及上下限原理）第8章 其它數(shù)值方法第9章 其它相關(guān)的問題（流變、滲流等）5參考書目1.朱伯芳, 有限單元法原理與應(yīng)用1998: 中國水利水電出版社.2.王勖成, 有限單元法2003: 清華大學(xué)出版社.3.Bathe, K.J., Finite element procedures. Vol. 2. 1996: Prentice

3、hall Englewood Cliffs, NJ.4.de Souza Neto, E., et al., Computational methods for plasticity: theory and applications2008: Wiley.5.Koji, M. and K.J. Bathe, Inelastic analysis of solids and structures2005: Springer Verlag.6.Brebbia, C. and 武際可, 工程師用的邊界單元法, 1986, 科學(xué)出版社.QQ群中已共享。大家不應(yīng)局限于上述書書目，可大量閱讀其它相關(guān)書籍。

4、6考核期中-25%期末-25%作業(yè)-50%（理論及程序）7課堂要求不要說話，包括說夢話、打呼嚕等；主張自由活潑的學(xué)習(xí)方式，如對所講內(nèi)容有任何疑問，比如寫錯了或講錯了、對所講的沒理解等，可以隨時打斷進(jìn)行討論；8希望希望大家不要有任何學(xué)習(xí)上的壓力；我對本課程的內(nèi)容實行“三包”；希望我們共同進(jìn)步；9第1章 緒論1.1 計算機(jī)產(chǎn)生對力學(xué)的影響實驗力學(xué)+理論力學(xué)法則：實踐理論實踐局限性：只能解決簡單區(qū)域和簡單本構(gòu)問題實驗力學(xué)+理論力學(xué)+計算力學(xué)法則：實踐理論計算實踐可處理復(fù)雜形狀及復(fù)雜本構(gòu)問題使得人類改造自然的能力大大增強(qiáng)101.1 計算機(jī)產(chǎn)生對力學(xué)的影響比如：經(jīng)典的彈性力學(xué)中圣維南原理的引入就是為了簡

5、化所求問題的復(fù)雜程度。1855年法國力學(xué)家A.J.C.B.de圣維南：分布于彈性體上一小塊面積（或體積）內(nèi)的載荷所引起的物體中的應(yīng)力，在離載荷作用區(qū)稍遠(yuǎn)的地方，基本上只同載荷的合力和合力矩有關(guān)；載荷的具體分布只影響載荷作用區(qū)附近的應(yīng)力分布。而計算力學(xué)的出現(xiàn)可以模擬比較復(fù)雜的荷載。111.1 計算機(jī)產(chǎn)生對力學(xué)的影響再比如：經(jīng)典的彈性力學(xué)體系往往按非常簡單的求解類型進(jìn)行章節(jié)劃分：直角坐標(biāo)問題、極坐標(biāo)問題、等直桿問題、軸對稱問題等。用現(xiàn)在的觀點看，理論上用同一的計算框架可以解決上述所有問題。121.1 計算機(jī)產(chǎn)生對力學(xué)的影響力學(xué)中的理論解答仍有現(xiàn)實意義：為數(shù)值結(jié)果提供檢驗標(biāo)準(zhǔn)；為半解析提供理論基礎(chǔ)。

6、131946年2月14日世界上第一臺通用計算機(jī)ENIAC誕生（Electronic Numerical Integrator and Calculator）141.2 計算力學(xué)的歷史計算力學(xué)的發(fā)展主要體現(xiàn)在計算方法上。按計算方法分：有限差分法有限單元法(1940年代1960年代)邊界單元法流行單元法有限體積法極限平衡法，關(guān)鍵塊體理論，不連續(xù)變形分析(DDA)，離散單元法(DEC)15有限元發(fā)展中的里程碑 沒有明確的起源1941年A.Hrennikoff首次提出用桿系求解彈性力學(xué)問題Courant(1943)用最小勢能原理和三角元求解彈性扭轉(zhuǎn)問題.”Variational methods for

7、 the solution of problems of equilibrium and vibration”；Turner，Clough在1956年首次將有限元法用于飛機(jī)機(jī)翼的結(jié)構(gòu)分析；1960年Clough正式提出有限元這一名稱；1967年Zienkiewicz與張佑啟出版第一本有限元書籍 The finite element method for solid and structural mechanics 馮康(19201993，生于江蘇省南京市，原籍浙江紹興)于1965年發(fā)表了“基于變分原理的差分格式”，獨立提出了有限元法的基本思想(袁亞湘今年院士)有限元先驅(qū)Clough、Zienk

8、iewicz和Argyris胡海昌1954年在物理學(xué)報上發(fā)表了論彈性體力學(xué)和受范性體力學(xué)中的一般變分原理其他人： Rayleigh, Ritz, and Galerkin等， 離散元素法、有限元素法16FEM人物17關(guān)于通用FEM軟件ANSYS：開發(fā)于1963（ STASYS ）NASTRAN（1963，MSC公司）SAP 1（Willson E. L. 1972，源代碼公開） ADINA ABAQUS（1978）MARCCOSMOSALGORLS-DYNAFPEG（梁國平-中科院）18專用FEM軟件Plaxis(荷蘭Delft技術(shù)大學(xué))GeoStudio系列(加拿大)Phase2(Rocscience, E.Hoek)Midas/GTS(韓國浦項集團(tuán))Z_S