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1.
目的:在对土体固结问题进行求解时,如果对孔压和位移采用等阶积分,当时间步长取值很小时,得到的孔压结果会出现数值振荡,导致精度降低。本文提出一种非等阶积分的求积元孔压单元,致力于减小孔压振荡,提高单元稳定性和计算精度。创新点:1.建立了一种对于孔压和位移采用不同阶积分的求积元复合单元;2.有效降低了小时间步长引起的孔压振荡。方法:1.通过求积元法对弱形式控制方程进行数值积分,并对比奥固结方程中的位移项和孔压项采用不等阶积分;2.通过拉格朗日插值获得位移点上的孔压和孔压点上的位移值;3.通过一维及二维问题的数值算例,验证所建立方法的有效性。结论:1.通过采用复合求积元单元,大大降低了孔压的数值振荡;2.应用复合求积单元时,采用二阶精度的Crank-Nicolson积分格式不会产生随时间的孔压振荡;3.本文所建立的单元可以大大提高固结问题求解的数值计算精度和计算效率。 相似文献
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达西定律由于形式简单、物理概念清晰,被认为是地下水动力学最重要和最基本的定律,是渗流问题定量化表述的基础,也是目前绝大多数地下水流动问题的数值解、解析解和模拟软件应用的前提条件。本文在达西定律的基础上,结合其适用范围对达西定律进行扩展,分析均质（非均质）各向同性、异性多孔介质三维渗流定律。 相似文献
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《浙江大学学报(A卷英文版)》2020,(1)
目的:天然沉积的结构性软土分布广泛,但能考虑结构性影响的大应变固结理论鲜有报道。本文考虑结构屈服压力随初始有效应力的变化及土体结构性对压缩与渗透特性的影响,建立结构性软土的大应变固结模型。研究结构性及初始有效应力对大应变固结性状的影响,并探讨结构性软土大、小应变固结性状的差异,以提高软土固结计算的精准度。创新点:1.建立考虑天然沉积软土结构性影响的一维大应变固结模型,且该模型能考虑结构屈服压力随初始有效应力的变化;2.分析天然结构性软土大、小应变固结性状的差异,为实际工程中的软土固结计算提供理论依据。方法:1.总结结构性软土对压缩和渗透特性的影响及结构屈服压力与初始有效应力间的关系;2.通过理论推导,构建考虑结构性影响的软体一维大应变固结模型(公式(15)和(16));3.通过对模型进行数值求解,分析软土结构性对大应变固结性状的影响,以及考虑结构性影响的大、小应变固结性状的差异。结论:1.大应变假定下结构性软土中超静孔压的消散速率要比小应变假定下快,且这种差异随着土层应变增大而增大;当应变值超过15%时必须采用大应变假定。2.如果土层的初始有效应力计算方法相同,则大、小应变不同假定下土层的最终沉降值是相同的。3.相同几何假定下,初始有效应力计算方法对超静孔压消散速率几乎无影响,但对沉降变形影响明显。4.大、小应变假定下固结性状间的差异随结构屈服压力的增大而减小。 相似文献
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本文基于地下流体通过岩石的非达西渗流物理模型,建立了非线性渗流微分方程,并根据复合函数微积分变换关系,推导出了该非线性方程的解析解.实例计算及误差分析表明:解析解表达式中选取合适的n值,计算结果可以满足工程技术问题的精度要求. 相似文献
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平行裂缝中立方定律修正及临界速度计算 总被引：1，自引：0，他引：1
为了研究缝洞型碳酸盐岩储集层中裂缝内的渗流特征,利用自制的缝洞型介质物理模拟实验装置,对张开度为50～300μm的平行裂缝模型开展了一系列单相流动实验研究。采用多参数拟合方法得到了粗糙平行裂缝渗透率经验公式,并联立达西定律与非线性渗流运动方程建立了由非线性渗流开始时的临界速度公式。研究表明:低渗流速度下平行裂缝模型中渗流服从达西定律,随着渗流速度不断增大,渗流曲线向压力梯度轴弯曲,呈现非线性渗流特征;由粗糙平行裂缝渗透率经验公式得到的渗透率计算值与实验值拟合较好,相对误差小于4.49%;临界速度随裂缝张开度增加而增大,即大张开度裂缝中不易发生非线性渗流。 相似文献
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新型多功能渗透仪与达西定律实验教学 总被引：1，自引：0，他引：1
地下工程实践活动中,渗流问题普遍存在.开展室内渗透(达西)实验教学对于学生熟悉渗流的基本原理,掌握地下水稳定流、非稳定流定量分析理论具有至关重要的意义.常规达西定律实验装置可以获取单一均质介质的渗透系数.作者研制了一套多功能渗透试验仪,能更好地模拟自然界中双层或多层结构含水层中的渗流;提供学生在实验中根据不同的渗透介质、渗流方向和实验方法,自行设计、选择不同的组合方案开展实验工作的机会. 相似文献
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基于Reddy三阶剪切变形理论,研究了功能梯度材料梁的线性弯曲问题,假设功能梯度材料性质只沿梁厚度方向变化,且服从幂函数规律,推导了问题的控制方程,考虑固支边界条件,并选用合适的计算结构,用微分求积法对其进行数值求解.利用数值结果考察了材料的梯度性质,载荷条件、细长比等对梁弯曲行为的影响.结果表明:相同条件下,FGM梁的挠度介于纯金属和纯陶瓷之间,并且随着梯度参数的增加,挠度在减小;随着FGM梁的细长比的增大,梁中心挠度迅速减小. 相似文献
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Bas van DIJK 《浙江大学学报(A卷英文版)》2018,(8)
目的:吸力式基础具有投资费用低、施工时间短、无噪音和可重复使用等优点,因此被广泛应用在海洋工程领域。本文针对吸力式基础设计中的关键问题,主要综述现有设计理论,指出理论缺陷,并给出设计建议。创新点:综述砂土、粘土和成层土中吸力式基础的安装、回收、基础承载力、基础沉降和服役性能中的关键科学问题和现有设计理论。方法:1.基于文献报道的现场试验和模型试验,针对吸力式基础安装过程中的沉贯阻力、临界吸力和土塞效应,评估现有设计理论的准确性;2.分析粘土和砂土中吸力式基础的完全排水、完全不排水和部分排水条件下静力和循环承载力计算理论;3.针对吸力式基础的长期服役性能,分析荷载引起的基础变形、固结沉降、循环再固结沉降和极端荷载下的"棘轮效应"。结论:1.现有的吸力式基础安装中沉贯阻力计算理论没有普适性;对于临界吸力的计算,由于没有考虑"土拱效应",理论计算值均低估了安装吸力。2.对于粘土中吸力式基础承载力的计算需要考虑循环作用下土体的强度弱化和基础-土间空隙引起的承载力降低,而砂土中基础承载力计算需要考虑排水条件的影响。3.对于吸力式基础的长期服役性能,特别是基础变形的计算,目前还缺少成熟的计算理论。 相似文献
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针对沉降计算的可靠性与方便性,提出了一种考虑三向变形的实用沉降计算方法。通过分析Skempton-Bjerrum沉降计算方法的不足,引入土体发生固结沉降时的三向变形效应,采用弹性力学理论,得出了考虑三向变形的沉降计算实用式。并用工程实例分析验证了该方法的可靠性。 相似文献
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研究目的:为轻质柔性薄膜结构初始形态的确定提供一种准确、高效的新型数值模拟方法。创新要点:1.建立基于有限质点法(FPM)的柔性薄膜非线性计算理论,并将其首次应用于膜结构的形态问题分析之中;2.提出一种将动力控制方程通过积分转化为动量方程,并利用加速静力收敛策略,快速获得初始平衡状态的方法。研究方法:1.基于向量式固体力学的基本概念,将分析域离散为一系列质点,建立有限质点法柔性膜结构计算模型,并用牛顿第二定律描述质点运动(图1~图3);2.采用一套基于物理模式的分析步骤来描述分析对象的几何非线性变形,有效扣除刚体运动的影响以准确获得质点间的相互作用内力(图4~图7);3.根据膜内给定的预应力分布,按照膜结构初始形态分析步骤进行循环迭代求解(图9).重要结论:利用本文算法确定膜结构初始形态,计算速度快、准确性高,并且求解过程中不会因非线性变形而引起数值计算方面的困难。 相似文献
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针对尾矿库、垃圾填埋场底部土层受荷后的力学变形特性,以及考虑土体固结变形与重金属污染物运移转化模式、途径的不确定性与模糊性,通过分析国内外有关污染物运移模型,以及考虑土体固结变形与重金属污染物运移耦合模型的研究现状,指出现阶段研究中存在的不足,并提出考虑土体固结变形与重金属污染物运移转化相互耦合时应加强考虑传输介质间的非均相、非线性,建立综合考虑应力场、渗流场、浓度场、化学场,以及双电层引力场的重金属污染物运移转化模型,特别是在特殊土(如膨胀土、红黏土等)中建立土体固结变形与重金属污染物运移耦合模型以及计算方法,是今后研究工作的研究重点与发展方向。 相似文献
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《浙江大学学报(A卷英文版)》2016,(2)
目的:自由面流动中的大变形、复杂几何边界等问题一直备受工程界的关注。本文基于拉格朗日观点,采用移动最小二乘的无网格技术数值模拟流场,研究溃坝流、孤立波传播及液舱晃荡等复杂变形的自由面流动,验证该方法的准确性与可靠性。创新点:1.通过不可压缩Navier–Stokes方程,采用投影法推导出压力与速度之间的关系;2.借助移动最小二乘法的思想,对压力泊松方程进行离散求解。方法:1.通过理论推导,得出不可压缩流动中压力与速度之间的泊松方程式,并采用移动最小二乘法离散求解该偏微分方程;2.采用数值计算,对自由面流动问题中的三个典型算例进行模拟;3.将数值计算结果与文献中的试验结果进行比较。结论:1.基于移动最小二乘的无网格法能够较准确地模拟自由面流动中的液体迸溅、翻滚、破碎以及入水等强非线性现象,在处理大变形流动问题时体现出较好的灵活性及较强的自由面模拟能力;2.对比分析数值计算结果与试验现象,得到一致性较好的结果,验证了该无网格法的准确性与可靠性。 相似文献
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非线性方程及非线性方程组的数值求解一直是计算数学所关注的问题,公认的经典算法是Newton法。而用牛顿迭代法的变形公式,讨论其在非线性方程组情形下的三阶局部收敛性和Kantorovich型的半局部收敛性,并给出数值例子,说明此迭代公式的有效性和可行性。 相似文献
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建立了低渗透非达西渗流带Stefan条件的动边界模型并且将动边界问题理论解的存在性转化为某一积分变换的不动点问题;然后提出几个重要命题,最后利用不动点定理和极值原理进行证明,这几个命题为证明模型理论解的存在惟一性,并进一步讨论模型数值解奠定了基础. 相似文献
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在几何初步知识的教学中,求积计算的错误率比较高。产生错误的重要原因是:1、这类题的计算次数多,计算过程繁;2、这类题总要涉及π的近似值3.14的乘法,其实质是三位数的乘法,数字大,又有小数,解答费力。针对上述问题,我采用了熟记π值以及合理应用运算定律和性质简化运算过程,降低错误率,提高计算能力。具体做法如 相似文献
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有些几何题如果直接求解,往往列式繁杂,计算麻烦;或单凭所给的已知条件难以解答。此时,如果加上一个补充条件——辅助线,既不改变题意,又能化难为易,使问题顺利获解。下面举几例加以分析。例1 如图1,圆的半径为4厘 相似文献
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我们知道,固体力学是研究固体在各种外部条件作用下的性能和响应(例如应力、应变、位移等)的一门学科。由于各种情况的不同,固体力学又可分为各个分支。例如,就外载而言,有静力问题和动力问题;就变形而言,有小变形问题(几何线性)和大变形问题(几何非线性),就本构关系而言,情况则更为复杂,但总的可分为弹性问题(过程可逆,通常为材料线性)和非弹性问题(过程不可逆,材料非线性),后者包括通常意义下的、不计及时间效应的塑性力学(此处所谈塑性都限于这一种)。此外,就研究对象的几何尺寸而 相似文献
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构造针对非0常数水头和水力梯度边界的齐次化函数,应用叠加运算得到新的齐次边界条件和泛定方程,再应用分离变量法构建特征函数等方法推导得到饱和黏土中具排水井条件下的固结渗流理论解答,对不同渗流排水井孔径和边界取值情况下的土层平均固结度进行计算,依据计算结果分析孔径和边界取值对固结速度的影响规律。 相似文献