离散-连续多尺度桥域耦合动力分析方法

发布时间：2018-01-16 19:01

  本文关键词：离散-连续多尺度桥域耦合动力分析方法　出处：《工程力学》2015年06期 　论文类型：期刊论文

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【摘要】：基于离散介质理论和连续介质理论,提出离散-连续多尺度动力耦合分析方法,不需要任何附加的过滤和阻尼就能有效地消除高频波的虚假反射。根据实际需求将计算模型划分为连续介质域和离散介质域,其中连续介质域采用有限差分网格模拟;离散介质域采用离散元颗粒模拟。为保证网格与颗粒两种不同介质之间的能量协调,引入拉格朗日乘子将离散元模型和有限差分模型之间的约束关系,通过能量势函数隐含到动力方程中,推导出多尺度域的动力控制方程。基于动力显式算法求解所建立的离散-连续多尺度动力耦合体系,在通用的离散元(PFC)和有限差分法(FLAC)软件中二次开发编制计算程序,从而实现离散-连续多尺度动力耦合算法。通过算例验证,计算结果与分别采用离散元和有限差分法所得结果一致,说明了该多尺度方法可以有效地消除高频波在离散-连续介质界面上的虚假反射现象。
[Abstract]:Based on discrete medium theory and continuum medium theory, a discrete continuous multi-scale dynamic coupling analysis method is proposed. The false reflection of high frequency wave can be effectively eliminated without any additional filtering and damping. The calculation model can be divided into continuous medium domain and discrete medium domain according to the actual demand. The continuous medium domain is simulated with finite difference mesh. Discrete element particle simulation is used in discrete medium domain. In order to ensure energy coordination between mesh and particle, Lagrangian multiplier is introduced to restrict the relationship between discrete element model and finite difference model. The dynamic control equation in multi-scale domain is derived by implicit energy potential function into the dynamic equation, and the discrete continuous multi-scale dynamic coupling system is solved based on the dynamic explicit algorithm. In the general discrete element (PFC) and finite difference method (FLAC) software, the calculation program is developed to realize the discrete continuous multi-scale dynamic coupling algorithm, which is verified by an example. The calculated results are consistent with those obtained by the discrete element method and the finite difference method respectively. It is shown that the multi-scale method can effectively eliminate the false reflection of high frequency waves at the interface between discrete and continuous medium.
【作者单位】： 上海交通大学土木工程系;同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金项目(51208296,41172251,41330633,41002095)
【分类号】：U451
【正文快照】： 对隧道结构的局部开裂或破坏、整体坍塌过程、土与结构相互作用等众多实际问题的深入研究往往需要从多个尺度来考察,既要从整体上把握问题的宏观性,又能够对感兴趣的局部进行细观的模拟,揭示其细观破坏过程和机理。此外,随着地下工程的日益大型化和复杂化,对这些实际工程问题

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：1434386