基于离散单元法的简单结构静动力响应数值模拟研究

《基于离散单元法的简单结构静动力响应数值模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、Ｎｏ－：ＳＥＵ１１０８９３东南大学硕±学位论文基于离散单元法的简单结构静动力响应数值模拟研究研究生：覃亚男导师：叶继红．．教授本课题来源于国家杰出青年科学基金资助项目批准号：５１１２５０３１（）中国南京东南大学二零－一五年－一月ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒＭａｓ化ｒＤｅｒｅｅｇＮｏＥＵ－１１；Ｓ０８９３ＮＵＭＥＲＩＣＡＬＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＯＮＳＴＡＴＩＣＡＮＤＤＹＮＡＭＩＣＲＥＳＰＯＮＳＥＯＦＳＩＭＰＬＥＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳＢＡＳＥＤＯＮＤＩ

2、ＳＣＲＥＴＥＥＬＥＭＥＮＴＭＥＴＨＯＤＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｅｄ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢＹＱＩＮＹａｎａｎＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏｆ．ＹｅＪｉｈｏｎｇＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＮａｎｉｎＰ．Ｒ．Ｃｈｉｎａｊｇ，Ｊａｎ．２０１５，东南大学学位论文独巧性声明本

3、人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成。，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外果尽我所知，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。化？研究生签名：：＞ｏｉｒ，／＿日期东南大学学位论文使用巧权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论

4、文。本人电子文档的内一容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。：槪日期：／．研究生签名：＿导师签名基于离散单元法的简单结构静动力响应数值模拟硏究学校名称：东南大学研究生姓名：覃亚男导师姓名：叶维红教授摘要离散单元法（ＤｉｓｃｒｅｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅ出ｏｄ，ＤＥＭ）是主要模拟非连续介质力学行为的数但分析方法。该方法的基本思想是将

5、研究区域划分成离散的、独立运动的单元，单元间允许发生相对运动和碰撞，无需刻意满足变形协调条件和连续条件。离散单元法利用显示的动态松弛法按时步迭代求解各个单元的运动状态。，无需集成结构刚度矩阵，避免了由于刚度巧阵奇异造成的计算不收敛本文利用改进的ＤＥＭ单元模型，实现了分析过程由连续体到非连续体的顺利过渡。同时，详细讨论了模型各参数的取值方法及其对计算结果的影响。最盾，运用本文改进的ＤＥＭ模型对结构倒塌全过程包含的线弹性、几何非线性、材料非线性、断裂、碰撞等《个问题进行了数值模拟分析。主要内容和结论如下：（１）

6、基于颗粒流连结模型和接触型模型建立了连续介质的离散单元模型，通过杆端力和杆端位二。移关系推导了适用于多种截面形式的维离散元接触刚度系数为选取合理的离散元模型参数，对、单元形状和数量、单元排列形式、单元接触模型模型边界条件的处理、实际荷载等效方式、时间步长Ｗ及阻尼系数等参数的取值进行了系统研究。改进颗粒流横型，将ＤＥＭ模型由二维扩展到Ｈ维，。通过杆端力和杆端位碌关系推导了Ｈ维ＤＥＭ模型的接触刚度系数并利用等效质量和等效刚。度修正单元质量和转动惯量，Ｗ确保分析过程正确有效（２）利用离散单元法对不同结构形式进行几何非

7、线性静／动力响应、材料非线性数值模拟。本（ＥＭ文基于Ｍｉｓｅｓ屈服准则确立了广义应力单元内力）屈服条件，进而建立了Ｄ弹塑性接触本构关系。利用塑性较模型和考虑截面塑性发展的模型巧导了简单内力状态下的ＤＥＭ塑性接触刚度系数，同时，利用广义应力屈服面的正交性推导了复杂内力状态下的离散单元塑性刚度系数矩阵。通过多个算例验证Ｔ改进的ＤＥＭ模型求解连续介质非线性问题的可行性。（３）建立了构件断裂、单元碰撞模型，编写程序检测单元间接触关系，更新单元连结，计算碰挂接触力。利用本文各部分研究成果模拟分析了Ｋ６型单层球面网壳振

8、动台倒塌过程和框架结构爆，ＥＭ炸倒塌过程，并将计算结果与试验结果进行了比较验证了接触检测程序的正确性Ｗ及Ｄ法在分析结构由连续介质过渡到非连续介质问题的可行性。（４）Ｆｏｒｔｒａｎ语二、Ｈ维ＤＥＭ法计算程序、单