地下洞室群面向对象有限元方法的探讨.pdf

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1、第32卷第7期长江科学院院报V01．32No．72015年7月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteJu1．2015DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2015．07．015地下洞室群面向对象有限元方法的探讨周永强，盛谦，付晓东。刘晓敏-b(中国科学院a．武汉岩土力学研究所．b．岩土力学与工程国家重点实验室，武汉430071)摘要：以单元为代表类简单介绍了地下洞室群面向对象有限元程序。利用自编的面向对象有限元程序实现了开挖模拟，并分析某地下厂房的分步开挖变形问题

2、，其结果与Phase2软件计算结果基本一致；实现了面向对象有限元处理动力响应的人工边界输入问题，验证了其正确性，并对该地下厂房的动力响应规律进行了探讨。结果表明：监测点响应存在一定的滞后性，且峰值的放大系数比无洞室作用下的理论解要大；在此基础上，分析了不同方法下的阻尼系数对地下洞室群动力响应的影响；验证了面向对象有限元方法应用在地下洞室群中的可行性和适用性。研究成果为进一步研究动态弹塑性情况奠定了基础。关键词：地下洞室群；面向对象；有限元程序；人工边界；阻尼中图分类号：TV554文献标志码：A文章编号：1001—5485(2015)07—0

3、082—07面向对象有限元方法解决大坝渗流问题，简荣林等利用C++语言开发了基于Windows平台的巷1研究背景道围岩变形有限元分析软件。传统的有限元程序一般采用结构化设计，即采用从上述可以看出，面向对象有限元已取得了相当例如Fortran编程语言的面向过程进行编写，然而随大的进展，然而该方法应用到地下洞室群领域的研究着工程问题复杂性的增多和计算规模的增大，面向过少有报道。本文首先以单元类作为代表介绍地下洞程的编程语言由于其自身的特点，如代码重新利用率室群面向对象有限元程序；其次利用自编程序来分析低、调试复杂、开发周期长等，潜在的问题日益突

4、出，某地下厂房的开挖变形问题；最后对该地下厂房的动因而已经难以满足开发和维护上的要求。力响应规律进行了探讨；以此为基础，分析了不同方采用面向对象编程语言的有限元程序可以弥补法下的阻尼系数对地下洞室群动力响应的影响。上述不足，可改善有限元程序的性能，提高有限元程序的开发效率，并能为功能模块的集成化、扩充提供2面向对象有限元程序设计有利条件。面向对象的程序设计方法与有限元方法相结合，并没有从根本上改变有限元方法的核心思有限元的基本思想是先将整个计算区域离散成想，而是程序设计和开发软件的一种新尝试J。许多单元，然后在各个单元上计算，最后整合在一F

5、orde等在1990年首次提出了面向对象有限起，因此单元反映了整个有限元离散体系的拓扑属元程序设计，之后国内外对该设计方法做了许多研性。本节将重点介绍单元类，以此为基础简单概括究。Zimmermann等提出了面向对象有限元程序设地下洞室群面向对象有限元程序。单元类中既包含计控制原理，Miller等提出了基于面向对象有限元了材料属性、单元节点、单元类型、单元编号等基本方法的非线性动力学分析的软件框架，李于峰等实数据属性，同时又具备一些计算功能，如外荷载、单现了面向对象有限元并行计算框架PANDA，Wemer元的应力和应变、质量矩阵和阻尼矩阵等

6、。该程序等研究了利用面向对象的模型来设计和分析隧道是用VC++语言来编写的，单元类的程序如图1所工程问题，平扬等实现了面向对象有限元在深基坑示。工程中的应用，杨志勇等利用面向对象有限元方法其中ComputeNewmarkLhsAt(TimeStep)和分析了结构抗震问题，项阳等则提出了面向对象有ComputeNewmarkRhsAt(TimeStep)分别为Newmark限元方法在岩土工程中的应用实例，刘小生等应用法计算动力方程左右两边的函数；giveDampMatrix收稿日期：2013—12—17；修回日期：2014-01—24基金项目

7、：国家自然科学基金项目集成项目(91215301)作者简介：周永强(1990一)，男，江西南昌人，博士，主要从事岩土工程领域的科研工作，(电话)13554656059(电子信箱)852538607@qq．corn。第7期周永强等地下洞室群面向对象有限州元方法的探讨ClassElement／／类名式中：，和C分别为刚度矩阵、质量矩阵和瑞利阻{舯啦cIecl：／保护的成员变量intnla血iaL尼矩阵；a和6是Newmark法参数；y和卢是不依赖intnunlb日OfNodes；频率的参数；p为材料密度。对于解的稳定性，New-intstep；

8、public：忪共的成员函数EI删mDofna；构造函数mark法所选用的的值是任意的，但考虑到精度要V'maal~El∞m；晰构函数求，则需小于体系固有振型最小周期的(1／10