彈粘塑性飽和多孔介質(zhì)動(dòng)力響應(yīng)的有限元分析.pdf

1、基于混合物理論的多孔介質(zhì)模型，是在現(xiàn)代連續(xù)介質(zhì)理性力學(xué)框架內(nèi)提出的，從物理上和數(shù)學(xué)上均有很好的一致性，如今已越來(lái)越被人們所廣泛采納。由于多孔介質(zhì)模型本身的復(fù)雜性，一般很難得到其動(dòng)力響應(yīng)的解析解，故多孔介質(zhì)理論的數(shù)值求解研究已越來(lái)越受到重視。 首先，論文對(duì)多孔介質(zhì)理論的發(fā)展和現(xiàn)狀及其動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的數(shù)值策略研究進(jìn)行了較全面的綜述。 其次，在基于混合物理論的不可壓飽和多孔介質(zhì)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)彈性飽和多孔介質(zhì)動(dòng)力響應(yīng)的初邊值問(wèn)題應(yīng)

2、用拉氏變換和卷積定理，分別得到了在應(yīng)力邊界條件和位移邊界條件下的一維波動(dòng)過(guò)程的解析表達(dá)。解析表達(dá)的數(shù)值結(jié)果揭示了飽和多孔介質(zhì)的多孔固體位移和有效應(yīng)力以及孔隙液體的質(zhì)點(diǎn)速度的瞬態(tài)傳播過(guò)程，指出飽和多孔介質(zhì)的波動(dòng)過(guò)程是多孔固體和孔隙液體中以同一速度傳播的兩種波動(dòng)的耦合過(guò)程，而孔壓則不具備瞬態(tài)波動(dòng)的特性。同時(shí)，時(shí)效特性分析也顯示了多孔介質(zhì)模型特有的表觀粘彈性性質(zhì)。 然后，針對(duì)基于混合物理論的不可壓兩相多孔介質(zhì)模型，將固體骨架看作是彈塑

3、性介質(zhì)，將孔隙間的液體看作是理想流體，建立了固相骨架變形與孔隙液體流動(dòng)相互耦合的彈塑性飽和多孔介質(zhì)動(dòng)力問(wèn)題的控制場(chǎng)方程；利用罰參數(shù)法和Galerkin加權(quán)殘值法，推導(dǎo)得到了該模型的有限元基本方程，并給出了Newmark預(yù)估校正法的求解過(guò)程；編制了二維的彈塑性飽和多孔介質(zhì)有限元計(jì)算程序，對(duì)動(dòng)力載荷作用下的彈塑性多孔介質(zhì)進(jìn)行了數(shù)值分析，得到了動(dòng)力載荷作用下的固體骨架的位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、塑性區(qū)分布以及孔隙液體的速度場(chǎng)和孔壓的變化。 最后