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一种考虑固相位移和孔隙水压力耦合的有限元计算单元制造技术

技术编号:4211357 阅读:325 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种考虑位移和孔隙水压力耦合的有限元计算单元。该计算单元有9个双二次拉格朗日插值的位移节点和4个双线型插值的连续孔隙水压力节点。在Q9P4混合单元中,由于压力作用下的时间变分与固相矩阵的运动相关,因此孔隙水压力节点能够附属于固相矩阵,从而随着位移节点的移动而运动。这种单元能够很好地满足Babuska-Brezzi稳定性条件,从而可以避免由于多孔介质的固结而引起的稳定性问题。本发明专利技术提出的Q9P4混合单元计算模型,在岩土工程领域的饱和土体数值计算中,有很好的计算精度,尤其能够可靠地计算孔隙水压力的流动和分布情况,达到了实际应用的水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算力学领域,具体涉及一种用于饱和土体力学数值分析的有限元计算单元。
技术介绍
工程中的大量计算问题可以归结为经典的解析求解和数值计算求解两大类方法。由于各种行之有效的数值计算方法的出现,工程
中许多力学问题和场问题,当其数学方程比较复杂,物体边界形状又不规则时,采用解析法求解在数学上会遇到难以克服的困难,而借助于数值方法可以得到很好解决。特别是大型综合有限元计算软件的推出,更是使得该方法成为了工程分析中不可替代的、具有划时代意义的计算分析工具。 在众多的数值计算方法中,有限单元法是工程领域应用最广泛的方法。采用有限单元法时,将所考虑的区域分割成有限大小的小区域(单元),这些单元仅在有限个结点上按不同的方式相连接,单元本身也可以有不同的形状,根据变分原理把微分方程变换成变分方程。它是通过物理上的近似,把求解微分方程问题变换成求解关于结点未知量的代数方程组的问题,通过插值函数计算出各个单元内场函数的近似值,从而得到整个求解域上的近似解。 但是由于有限元法是一种数值计算方法,其计算分析的精度受到单元类型的影 响,因此学者不断开发出了新的计算单元;然而,针对饱和土体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有限元单元模型,采用平面13节点单元作为基本的数值模拟单元,其特征在于9个双二次拉格朗日插值的位移节点和4个双线型插值的连续孔隙水压力节点的混合单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:黄林冲周翠英程晔文建华
申请(专利权)人:中山大学
类型:发明
国别省市:81[中国|广州]

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