巖土工程數(shù)值方法復(fù)習(xí)思考題樣本

資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除?！稁r土工程數(shù)值方法》試題一簡答題(共4題,每題15分)1．巖土工程數(shù)值計(jì)算方法總體上包括哪兩種類型?造成這一分類的本質(zhì)原因是什么?答:可大致分為連續(xù)變形分析方法和非連續(xù)變形分析方法兩大類。本質(zhì)原因:巖土介質(zhì)受結(jié)構(gòu)面決定的性質(zhì)決定的;介質(zhì)本身存在連續(xù)的部分也存在非連續(xù)的部分。單純的連續(xù)方法和非連續(xù)方法都不能解決問題。2．采用強(qiáng)度折減法計(jì)算邊坡安全系數(shù)的原理及停止準(zhǔn)則分別是什么?答:建立在強(qiáng)度折減有限元分析基礎(chǔ)上的邊坡穩(wěn)定分析的基本原理是將邊坡強(qiáng)度參數(shù)黏聚力c和內(nèi)摩擦角U同時(shí)除以一個(gè)折減系數(shù)F,得到一組新的黏聚力cc和內(nèi)摩擦角Uc。即:cc=c/F;Uc=arctan(1/FtanU)然后作為一組新的材料參數(shù)輸入,再進(jìn)行試算。當(dāng)計(jì)算不收斂時(shí),對(duì)應(yīng)的折減系數(shù)F就是邊坡的安全系數(shù),此時(shí),邊坡達(dá)到極限狀態(tài),發(fā)生剪切破壞,同時(shí)可得到臨界滑動(dòng)面所在的塑性區(qū)。采用與傳統(tǒng)Molar-Coulomb準(zhǔn)則相匹配的D2P則。采用非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則時(shí)(膨脹角W=0):A=sinU/3;k=ccosU采用關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則時(shí)(膨脹角W=U):A=sinU/33+sin2U;k=3ccosU/33+sin2U3．簡述采用有限元法模擬隧道開挖的步驟及要點(diǎn)。步驟:在分析的第一步,首先計(jì)算巖體的自重應(yīng)力場(chǎng),同時(shí)將計(jì)算出來的自重應(yīng)力場(chǎng)寫入初始應(yīng)力文件(在計(jì)算前打開初始應(yīng)力文件寫入開關(guān))。在進(jìn)行開挖分析時(shí),把第一步計(jì)算出來的初始應(yīng)力文件讀人開挖模型作為ANSYS的荷載條件,這樣就能夠直接進(jìn)行開挖計(jì)算。所輸出的應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)就是開挖后的總應(yīng)力場(chǎng)和開挖引起的附加位移場(chǎng)。第一步計(jì)算初始應(yīng)力場(chǎng)的模型為未開挖模型,第二步為開挖模型。由于第二步分析中要讀入每一高斯點(diǎn)上的初始應(yīng)力,因此第一步的模型和第二步的模型的網(wǎng)格劃分以及單元和節(jié)點(diǎn)編號(hào)要完全一致。即在兩個(gè)步驟的分析中,有限元模型的網(wǎng)格劃分應(yīng)完全一致。為了保證這一點(diǎn),能夠采用生死單元技術(shù)。利用ANSYS中單元的生死功能,能夠簡單有效地模擬隧道的開挖和支護(hù)過程。隧道開挖時(shí),可直接選擇將被開挖掉的單元,然后將其殺死,即可實(shí)現(xiàn)開挖的模擬。當(dāng)考慮圍巖的塑性時(shí),如果近似認(rèn)為圍巖的力學(xué)性能與加載歷史無關(guān)。這樣,初始應(yīng)力法仍能夠用來計(jì)算考慮圍巖彈塑性性能的隧道開挖后的位移和應(yīng)力。4．有限元非線性問題包括哪幾種類型,各有何特點(diǎn)?答:特點(diǎn):a．材料的應(yīng)力與應(yīng)變,即本構(gòu)方程為線性關(guān)系。b．結(jié)構(gòu)應(yīng)變與位移微小、即幾何方程保持線性關(guān)系。c．結(jié)構(gòu)的平衡方程屬于線性關(guān)系,且平衡方程建立于結(jié)構(gòu)變形前,即結(jié)構(gòu)原始狀態(tài)的基礎(chǔ)之上。d．結(jié)構(gòu)的邊界(約束)條件為線性關(guān)系。習(xí)慣上將不滿足條件a的稱為材料非線性;不能夠滿足條件b、c的稱為幾何非線性;不滿足條件d的稱為邊界非線性。對(duì)于兼有材料非線性和幾何非線性的問題稱為混合非線性問題。對(duì)于上述非線性問題總可歸結(jié)為兩大類,即材料非線性和幾何非線性。5．推導(dǎo)平面四節(jié)點(diǎn)矩形單元的單元?jiǎng)偠染仃嚒?.已知單元的節(jié)點(diǎn)