多边形比例边界有限单元非线性化方法及应用

摘要：

针对当前比例边界有限元法(SBFEM)仅适用于弹性求解,无法推广至非线性应用的问题;根据三角形单元积分法则,提出在每个线单元径向覆盖的三角形引入域内高斯积分点,通过半解析的弹性解来构造用于非线性分析的单元形函数,实现了非线性多边形比例边界有限单元(NPSBFE).采用NPSBFE对经典算例Koyna大坝进行塑性损伤动力响应分析,与振动台实验及XFEM模拟结果进行比较,结果基本一致,验证了实现的NPSBFE用于非线性动力分析的可靠性.采用NPSBFE模拟考虑挤压边墙的面板堆石坝弹塑性地震动响应.用较少的网格模拟结果与有限元较密网格所得的结果吻合良好.多边形比例边界有限元可以非常灵活地处理复杂的材料分区及跨尺度区域的网格衔接问题,能够大幅减少建模难度和单元数量,提高模拟效率.

关键词：多边形单元、弹塑性、比例边界有限元、跨尺度网格

所属期刊栏目：51

分类号：TV641(水利枢纽、水工建筑物)

资助基金：国家重点研发计划资助项目2017YFC0404900;国家自然科学基金资助项目51678113,51379028;中央高校基本科研业务费资助项目DUT17ZD219

在线出版日期：2018-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1996-2004,2018