加速对称刚度矩阵技术及其在岩土有限元分析中的应用

摘要：

非关联塑性岩土工程问题的有限元离散会产生非对称刚度矩阵,对于大规模岩土工程问题,大量非对称线性方程组的求解会显著增加内存需求和计算耗时。基于加速初始刚度法的思想,提出了加速对称刚度矩阵技术来求解具有非关联塑性模型的岩土工程问题。进一步评价和比较了两个基于最小二乘法的加速技术以及两个近似对称刚度矩阵,即弹性刚度矩阵Ke和投影到塑性势面的具有关联塑性流的等效材料的刚度矩阵KG。通过一个二维孔洞扩张算例和一个二维边坡算例,评价和比较了这些加速刚度矩阵技术和Newton-Raphson迭代法。数值结果表明加速KG具有较好的计算性能,例如,加速KG技术只需要对称线性求解器,收敛速度较快,计算耗时有时会少于Newton-Raphson迭代法。

关键词：非关联塑性流、非对称刚度矩阵、加速对称刚度、初始刚度、最小二乘法、剪切强度折减法

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分类号：TD853.34(矿山开采)

资助基金：教育部留学回国人员科研启动基金资助项目教外司留[2010]1561号;中央高校基本科研业务费专项资金资助项目2011JB-M070

在线出版日期：2012-04-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：1216-1221