岩土与结构非线性有限元讲座

岩土与结构非线性有限元分析讲座1讲座内容第1部分绪论第2部分岩土及混凝土材料本构关系第3部分非线性有限元数值方法第4部分若干非线性问题有限元法2第1部分绪论

1.1关于有限元法1.2关于非线性问题1.3关于有限元计算问题1.4有限元法进一步改进与发展方向3第2部分岩土及混凝土材料本构关系

2.1岩土材料本构模型非线性弹性模型弹塑性模型（剑桥模型、关口—太田模型、Lade弹塑性模型、Desai模型、南水模型、Tij模型、Adachi—Oka模型、损伤模型）粘—弹塑性模型土动力学模型4第2部分盯岩袖土及仙混凝云土材栋料本范构关爹系2.叨1岩土捕材料尝本构必模型非线做性弹元性模福型弹带塑罢性滨模持型最（剑悔桥打模废型摘、大关挨口—太另田置模价型枕、Ti唇j模拼型披、La总de弹塑窑性模扇型、D环e遵s盟a蜘i模蜂型反、储南晚水卧模花型莫、A陆d造a吊c然h玻i做—仪O旅k怜a模型旦、损柴伤模彻型）粘—弹塑拳性模温型土动册力学终模型5第2部接分盟岩饰土踏及蚊混卵凝暑土贩材黎料详本舟构判关纵系2湿.第2混衡凝弱土四材菜料驱本榆构蔑模野型弹姜塑法性彼模婆型犬（三饶参站数艺、兆五烈参刚数钓模应型）混哀凝献土苦材呈料乡丰裂组缝挤模惨型钢器筋堆数迫学昆模常型6第3部爆分临非总线驴性关有负限后元表数旅值喊方劈燕法3居.爆1有抽限武元况法昌概徐论加文权茫残张数胃法伽辽胆金（Ga响le专rk风in）法有狗限葬元诞法(侮F鼻E捉M攀)3.倾2非线常性有唉限元叔求解芒方法迭罢代徐法增量呈法初应遍力法按和初互应变粘法7第3部分市非线昌性有但限元豪数值聪方法3.钳3大变枝形及愚应变沿软化军问题巾有限后元法大变显形问刑题应害变灾软倾化徒与这剪帆切锡带登问慕题计耐算割方怀法3.勇4非鹅线删性漏随越机脸有惧限景元洋方为法随机妖变量名与随档机场订模型一魔次群二评阶阿矩魄法摄削动孟随拢机具有萌限凝元敌法Mo言nt梢e-婆Ca僵rl凝o法神衬经滚网砍络—随机工有限磁元法8第3部分掠非线柿性有患限元价数值动方法3宾.竖5非线则性并贷行有蔽限元翅法3爬.没6自适溉应有厌限元两法3.立7优蜡化庸问耽题巨有肿限木元恒法9第4部分披若押干非友线性以问题裙有限挪元法4.和1流鹿变蹦问习题扇有启限基元明法4妄.呀2断裂性问题像有限眨元法4.筑3极册限哄分习析溉问录题危有博限放元杀法4写.漫4耦合解问题察有限速元法4.局4.望1固结臣问题4隙.纸4阴.拜2渗苹流限问蚂题4璃.摧4沸.垮3动力两问题4.犬4.光4温度才场问限题4轧.需4膀.括5多碍场则耦湾合问题4冠.蚊5非连善续问蝇题有弯限元慕法1棚01驰.降1关于怪有限贺元法岩婆土倍及粪地海下溉工成程渣中滋占坟主笋导黑地蜡位摔的监数竖值悬方炎法宗是牲有园限滔元袭法杠。它采勿用分备片插师值的药思想逝来构毕造位察移函子数和禽离散巴求解饮域，男能够关适合酸于几报乎所僵有问尖题的约求解吼。目前次，有逃许多池成熟弹、通砖用的翻商业减有限他元软窃件，兰如A匪N岁S主Y业S夺,泊A因D此I薪N售A涨,钢A望B终A补Q亡U本S失,宿S园A券P逗,献M拥S末C父-做M烘A沾R浇C等亲。也狱有奋一如些远专栋门鞠的瞒岩模土恐工排程音分啦析香软蔽件绒，摆如Pl链ax桨is晨,客Ge傲os槐lo年pe露,C暴IS舒AR臭,愈Ge差oF六BA鸣(同授济改曙旬光)等。第1部分密绪吊论11第1部攀分秋绪婆论1.赛2关于亮非线翅性问妹题（1）材域料非归线性划问题（2）几末何非馒线性描问题熊：桥秀梁、补房屋书结构（3）猪线咽性扛问戚题愚与腿非排线胆性夸问继题株的师差允异量级短上的坡差异现象荣上的嫩差异秩：最诊总表绳现出恢破坏工驶程渠上签的垃差拍异照：队与表荷旷载动水扶平通与涉结回构穴的掩刚之度谎有丘关12第1部分岭绪晨论1开.看3关于私有限痕元计府算方涂法问栗题（1）有革限京元独法的疼优耐点适散用却性但广灵活良性大方法举成熟使关用户方盆便经济初性好13（2）士有早限跟元繁法夺在判工死程擦应慎用或中比的渐不爪足缺成乏猜准村确冷的粱本骄构庙描馆述剑是堤岩跨土刘工姐程芽分己析猪最裙本鼻质纤的暮困慰难片，慢但欠严以格注说挨来肝它棕不马是丛属游于值数亚值军计叶算呀方被法采解疲决脖的尿范党畴企。复杂奴岩土牲材料网流格子划防分队困染难复杂速支护拐体系复杂惑的不啄连续持面复杂畅施工老过程网辈格隐更方新雪困嘴难地熔下服水础位理变飞动大变裳形模如拟裂顷隙狐、译节林理观扩申展本构耍描述兼困难做(最嘴本质盖的困膜难)计算越时间升上的缺困难姨(三树维、愿非线穗性)第1部但分梯绪特论1俩4弥补习有限沉元法诉不足甜的数春值方挺法非连题续分拍析方阶法流筛形著方旦法连续徒分析暗方法离散驾元DD苹A……边芬界贿元样到条怠有股限联元返法…迁…无网鸣格方炸法这些舞成熟朋或不泪成熟蛾的数津值方号法都酒或多蛮或少烘地促象进了李数值橡计算摇在岩焰土工灯程分汽析里置的进堪一步裂应用醉。属菌于捎连游续盖分攀析附方贿法就，墓但晕是顶由浪于惭它毕的喉无碗网缺格蛛特阔性见具物有戏较侨强粉的记不棋连周续氧分随析比能漆力呆，失故角单嚷列饭于艺前键面伐两盘种设方繁法花之塞外第1部长分咸绪稠论15(3莲)对着岩赛土须介劝质拉有地限燥元非分缸析雪的匆误益区模型歌问题砌：对转模拟旅对象汉的把美握不裁当参戚数斗问粥题肝：握室宾内淡试舞验伞参舞数块的腔缺运陷朴与折参腊数陡选瘦取虑的仙任末意病性边杏界带条双件小与础荷线载喘的旨随吩机斩性施纽奉工久条悉件材的添模物拟鬼问速题第1部枕分唉绪会论16第1部划分授绪券论1闹.彼4有限板元法觉进一牵步改奇进与佩发展毙方向对宁真洗实锄物霞体汁的腰仿貌真谷：它涉吸及须三骆维皇建客模发刊展刃新献的贺算粘法棒和央解沫法蹲：混解藏决丛计互算辨时霜间阻与棒空蔬间腊问恐题对败物疮体兔破萄坏袭过珍程抛的糊模葬拟精细检计算断与大皂规模祖数值打分析17第2部分区岩土塞及混权凝土乎材料糠非策线性舱本构稳关系岩土搬材料县非线潮性本鹿构模秋型1融.肝1岩矛土你材将料佳的乘特挺点与金伙属材俘料相织比：（1）金米属血是敬晶槽体醋材啊料；（2）岩土跌是由魄颗粒妇材料涝组成掌的多役相体（多枕相体吐摩擦宏材料威）力学穷特性（1）压硬选性：在除一定董范围肺内，圾岩土绳抗剪初强度译与刚焦度随异压应扭力的愁增大熄而增雄大。签因其粥由颗披粒堆圣积或乞胶结隆而成侵，抗达剪强团度由系粘结究力和阻内摩宝擦角玻产生幅。（2）等压备屈服堂特性：碧岩拼土林为铺多眉相穷材锦料抹，网岩感土醒颗俱粒级中向含淡孔宾隙庙。兴而搭在码等扒压粪作五用呼下峰，踢岩乓土杯颗反粒迷中疑的润水省、另气悦排茫出蚕，掀产垒生担塑县性填变陕形称。18（3）剪涨丧性：邻在沿压狸应钱力馅作伟用珠下爽，桂岩黑土串材里料演产森生告塑踢性殿体开应赤变良（迈膨宰胀扒或河收约缩感）候；议反制之出，魂在妻平绒均哀压指应网力猴作去用冷下扭，途引芝起旗负舒剪僚切味变睬形化，叹导淡致习刚吨度完增竭大逆（峰这矿也芬是炕一赖种染压柳硬枝性哄）飘。连聚续穴材颈料（问非特摩尸擦妈型黄）颗牵粒吴材叹料（龟摩起擦洪型球）1构9（4）应场力葵路阴径紧依亚存抬性：怨岩雕土宪本旺构挽模历型誉、记计类算瘦参宜数你的沉选捎用术与劈燕应朝力董路犹径厚相独关辛。传脸统魂塑嚷性酒理艺论：材规亮定肌与开有捧关折，润与谦无封关伞；广义捡塑性悄理论：绘不咳变脑但史其找主娃应懒力扔轴炉方来向识改伐变跃时堵，学也滥会其改惊变射。（5）杜应变绩软化坡性质：黄除赏应皂变敏硬内化桂性急质侍外姿，捏还晨有另软马化造性吸质蜜，避而救金饼属牲材负料进无昏软泡化登性饰质业。20１.２传且统塑季性力喇学与扬广义挑塑性器力学（1）肯传统帝塑性锄力学老理论基于刘金属个材料佛的变券形机剂制只用附一个丹塑性途势函省数或络一个邀塑性罗势面服树从Dr妄uc收ke搁r塑演性室公蚕设统：蛛屈朴服虎面毫与茧塑野性私势默面屑相最同书，速塑兆性甚应泽变捡增品量速正对交截于英屈谜服钟面砌。（2）英广砍义墙塑穗性出力浮学扑理化论基于亿岩土到类材穴料的击变形抓机制边和传想统塑滨性力坡学基劫础采咐用学三港个贝塑斑性汇势劲函稿数篮或欣三树个限塑呢性翅势此面服乡丰从D叶r略u吧c霉k拆e鄙r塑壤性造公飘设秩：砍采臭用若非妄关忘联通流美动辅法那则反映涉塑性贸变形魔增量笋方向禾与应磁力增搅量的仆相关如性及举主应珠力轴口旋转虑产生扩的塑矮性变摩形21１.遮3岩凶土挑塑竞性晌力往学区中婶的舌基商本池假趴设基叛于姜广宵义捡塑别性你力斧学规体际系暂建腾立桂的忽撑略蔬温拌度困与尖时裁间妻影匙响敢及扔率责相武关丛影烛响煌的称假样设连瞎续属性万假疗设１.4传掘统返塑类性斧力弟学忍与帮岩误土疫塑或性舞力村学阵不阀同荣点岩土珠材料及的压航硬性龄决定津了剪坝切屈里服与运破坏殃须考跑虑平发均应彩力与假岩土粥材料葱的内立摩擦张。因壳而，旦屈服虏准则逆、破衣坏准眠则不排同于羽金属付。传瞧统塑攀性从力挤学安：陶剪遮切放屈淋服罚、厉开吵口疑单依一院剪搁切锡屈古服才面岩土塑根性总力偷学减：婆剪捡切锹屈终服震、捷体跳积题屈管服幕、开多松重颤屈惨服找面静吊水僵压庸、符剪乏应费力俘引继起况塑晨性已体筒积这变疑化卫，倚平割均灯应瓣力湖也手引芽起态塑帝性言剪遥切剩变槐形传统塑衰性炎流宴动茂法扮则蹲：沃一就个布塑齿性呼势炮面担、笋服灶从女方笑向埋与牲的禁唯届一趁性壤假乖设广未义塑臂性泥流确动储法肃则蜡：芦以胶方航向慎为捏塑符性案势方，雁不竭考亮虑渐应蚕力隙主马轴随旋背转腐时京有模三剩个埋塑描性吨势雅面粒、筒不损服阶从艺方镰向惰与矮的筑唯孔一嗽性助假盾设得。22１.4传度统跪塑壶性饿力呆学腥与教岩赌土余塑咽性六力昏学扫不润同捡点关赤联教流物动胖法书则：执方区向畜与恶屈纳服捆面何正明交非关虹联流典动法蹈则：踩方若向专与摘屈惜服刺面拍不木正谊交括，眠但择与桨塑么性杆势默面抽正柳交传统塑酱性摆力岩学戴：许的颂主蜻轴迁与绢主陕轴故一起致岩盖土塑嫁性判力原学霸：引主口应驾力换轴亲旋即转观产佳生温塑富性辅变服形传统塑改性姜力什学这：污只院考铸虑拳稳绕定衣材挂料蠢，伶不粘允俗许班出残现借应刚变担软篇化馋现杠象岩常土塑性触力学调：稳鸽定与亮不稳断定材恋料均塑可，姻可以步出现买应变径软化传撕统塑哄性灵力职学得：鲜弹壁塑乐性保不观耦轨合水，辛即敲弹映性征系崭数盟与踩塑伴性并变就形兵无塞关岩土塑怎性狠力振学运：轻弹屋性咸系标数醉随愧塑廊性病变薄形武发滥展的而谷减允小2待3（1）鼻建灵立拒模终型瓣的题原农则引煌用晒塑英性探理导论福基毙础棚，玩采长取狭实哲验撒验碰证星与犬检嗽验卧；本构胆模型哨的实缸用化扑问题赠：符队合力僻学与升热力蹄学基霸本原换则，拌同时矿作适吓当简古化，岁使参扣数的易选择妇和计构算方昼法的储处理恋简便贺；当前敲岩土孟本构秩模型炎，是臭根据不岩土亭材料疑的特傍性，缺对传誉统塑必性理语论加置以改蛇造与溜扩充吓，使晒之适翁应岩什土材拆料的集变形而机制（2）省具屠体蹈方袄法通蜘过强一伙些零试双验辆，缠测壳试检少妥量葱弹嫌塑斥性校应瞎力—应且变垃关犬系赏曲崖线捡；通买过乞岩脊土表塑录性够理桌论普及征某折些恨必举要弄的顶补爪充似假赌设扎，蚕将才上授述盒试践验造结冷果必推诵广孩到夫复英杂窝应度力燥组严合暗状拔态鱼；求茧取毁应封力—应变毁普遍校关系术，即感岩土色本构暑模型（3）葬困绕难援点对俭岩毛土除塑盘性偿理唉论宅的郑认遥识抗不造够壮；应力乞历史考与应的力路苗径对少试验构结果畅的影辱响实任际模锡拟难顿；国砖内惊实误验税条毒件乞的辟缺矮乏勾（吓真草三唐轴瞒仪模，贪平挥面厅应魔变驻仪幕少抱）1控.方5岩伏土喷本纽奉构蒜模冒型奋的怎建敞立241.永6.蛮1非线浙性弹湾性模粪型三名种类愁型变巨弹跨性顺模火型致（Ca躬uc衔hy弹罢性稀模这型那）超叙弹范性抹模毅型苦（G奏r神e甚e椅n弹点性点模漫型亿）次弹普性模无型（弹性野模型辛）（1）变弹盈性模运型1庄.扒6岩毛土交非汽线冰性孙弹肥性胖模领型或25若将检线弹站性本鸦构关物系的知弹性茄常数颈改为氏割线旦模量Es、vs或Ks、Gs，有1姨.单6岩逐土滨非扫线静性列弹辆性酱模颂型将上驴式微歉分，自有2城61丽.材6岩土品非线张性弹惭性模龙型推广或考靠虑锦岩反土虽的茫剪淋涨洽性办，究可扣采瞎用舰三铁参毒数曾模匆型堆，帐有＋其中灵：包逗含洗一馆个轮剪邮涨叔系硬数受，缘瑞考匆虑烟应岸力乳路脾径饶的钳影饲响271.李6岩土太非线暖性弹担性模袖型（2）踢超航弹沿性咐模臂型左（Gr诸ee端n模型呼）基于反材料你应变果能函项数跟或余鸦能函挂数屡，丛在C戒a锤u盏c筝h滔y模型落的基宪础上裳作了翠进一怀步的辉限制倚，即双假定隐弹性圆应变滥能与巷应力乔或应架变总盗量之匠间存索在唯撒一的说关系吸：2创81.律6岩土沃非线特性弹罚性模喷型增量捆型本君构关农系注寨意掩：浇对谋于雁线侦弹锁性徐问忙题淹，Gr揉ee钩n与Ca栏uc替hy模型京相同搂；在塞比例樱加载回下，G雀r益e忽e伤n模拔型葛与蠢塑识性稀全画量牢理雷论莲相同同2测91焰.加6岩土竞非线测性弹抛性模展型（3）次产弹性云模型放松宋应力盛总量曲与应累变总贪量唯假一对棚应的颈要求帅，采瞎用在怎增量掉意义滚上的过应力—近—应变艺关系储是弹头性的去，因黑而描侄述应悲力状烫态，罪不仅瞧与应谎变状外态有逗关，满还与捏达到柄该状览态的船应力愿路径伯有关掉：对各愁向同烫性材究料，臭且与骆时间染效应平无关饮时，获应力湿增量迁与应割变增亡量呈晚线性仗关系罗：若不眼考虑线应变镰路径楚变化而时，约即为葬变弹丢性模败型。3矿01.盯6岩土醋非线船性弹喊性模炮型1.节6.锦1问星题遍的颈提物出应用搂常规滩三轴蔬压缩绿试验观（四（若轴向偶应变疾）所转得一温组试牵验曲虫线（次＝股常数词），梢找出超其共忘同的牢数学朽公式棚，导烈出切供线弹尾模Et，并滔结合雕试验倦所得泊的体蛾积应己变坚与俩的关美系曲蓝线，虽导出饼泊松驴比望。即鼻模速型。岩土派工程仇界广砖泛使描用的映模型蠢。1忽9拾8袄0年，D排u纵n奸c蓬a枯n和W蔑o胁n损g等掉人纪发司现换不责完罚善荡，赏改榆用阳压亩缩然模明量Kt，奶即这模炒型离（骆修均正杜的D警u孤n或c乒a主n张详模立型若）屿。311揪.矮6岩约土吓非多线退性允弹