基于离散元法与有限元法耦合模型的网壳结构倒塌过程分析

摘要：

针对有限元法(FEM)处理不连续位移场所存在的难以收敛、网格需重新划分、裂尖奇异场网格密度大等问题,结合离散元法(DEM)的优点,提出了一种DEM/FEM耦合计算模型.基于罚函数法,通过建立虚功方程及变分原理,得到了界面耦合力的计算公式,给出了耦合模型计算流程并自主开发了相关计算程序,通过算例验证了该耦合计算模型的正确性.并将该耦合模型用于单层球面网壳结构受冲击荷载作用下的倒塌过程仿真,比较了纯FEM、纯DEM及DEM/FEM耦合三种不同计算模型的数值结果与计算效率.计算结果表明:DEM/FEM耦合模型应用于网壳结构倒塌数值模拟时,与纯DEM模型相比,可减少计算规模从而节省机时,计算效率高;在处理强非线性问题时,纯FEM存在不收敛现象而耦合模型则能顺利完成计算分析,更具算法稳定性优势.

关键词：离散元法、显式有限元、DEM/FEM耦合模型、单层球面网壳、倒塌模拟

所属期刊栏目：38

分类号：TU323.4;TU393.3;TU311.41(建筑结构)

资助基金：国家杰出青年科学基金项目51125031.

在线出版日期：2017-03-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：52-61