考虑蠕变的任意多边形杂交应力单元

作     者：黎子君 田静杰 胡长浩 谭大文 夏帆 侯春尧 刘璐瑶 宁少庆 郭然 

作者机构：昆明理工大学建筑工程学院 中国长江电力股份有限公司溪洛渡水力发电厂 

出 版 物：《重庆大学学报》 (Journal of Chongqing University)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(12072135,12227801) 中国长江电力股份有限公司资助项目(Z412302007) 

主　　题：杂交应力元 任意多边形杂交应力单元 蠕变 高阶应力场 有限元 路基 

摘      要：路基工后沉降直接关乎公路的安全性能，蠕变行为的预测对保障路基工程的长期安全具有重要意义。对蠕变行为进行有限元数值模拟时，复杂结构模型的网格划分需要耗费大量的计算资源，且计算量大计算时间长。提出了一种考虑蠕变的任意多边形杂交应力新单元（PHSEM），用于工程中的路基沉降问题研究。基于杂交应力元法及路基土的蠕变行为，推导PHSEM的单元基本格式，分析表明该单元引入了高阶应力场，能更好的提高计算精度。进一步建立了路基蠕变的数值计算模型，并结合有限元软件MARC开展对比分析。研究表明：PHSEM的数值仿真曲线拟合良好，验证了考虑蠕变的任意多边形杂交应力单元的有效性；PHSEM在划分网格时形状可以是任意边数的多边形，能够很好的模拟多种介质的路基模型，真实地计算出不同部位的应力分布情况；PHSEM的构造为实际工程中的蠕变研究提供了一种可参考的新思路。