基于FEMDEM的斜坡堤護面塊體破壞的數(shù)值模擬.pdf

1、斜坡式防波堤是近海沿岸工程中常用的防浪結構物，人工塊體護面斜坡堤是其中重要的一種型式。護面塊體為混凝土準脆性材料，預制過程中存在一些連接部位較弱的現(xiàn)象，且在外荷載作用下易發(fā)生諧振、搖滾、坍塌補位、脫位撞擊等導致混凝土拉應力及壓碎破壞。目前國內外關于斜坡堤穩(wěn)定性及破壞的研究基本上依據(jù)物理模型試驗，關于精細模擬護面塊體破壞的研究尚不多見，因此開展塊體間動力荷載下的變形、應力變化以及裂縫斷裂破壞的工作具有重要的意義。
　　本文首先驗證了

2、用于解決固體斷裂破碎的數(shù)值方法FEMDEM核心部分的接觸檢索法Munjiza-NBS的高效性，通過算例對其CPU執(zhí)行時間、RAM占用大小兩方面進行了考察。通過可視化的計算機繪圖技術和非結構化網格生成程序EasyMesh建立起了塊體、斜坡模型庫，采用AutoCAD圖形交換DXF格式文件編制了接口程序實現(xiàn)了塊體破壞過程的計算機可視化。利用FEMDEM方法模擬了沖擊荷載下四點對稱支撐素混凝土梁的動力響應，并采用有限元軟件ABAQUS驗證該問題

3、應力分布及應力值大小，對梁的撓度曲線進行了對比分析;對四點對稱支撐梁采用獨立結點編號，基于虛擬裂縫模型模擬了梁裂縫形成擴展及斷裂破壞過程，并通過圖形后處理對比分析了該計算結果和混凝土拉伸破壞過程。
　　上述工作的基礎上，開展了斜坡堤護面塊體相互作用的幾個FEMDEM數(shù)值算例的工作，討論了四角空心塊體間接觸碰撞的應力分布及應力值大小、規(guī)則擺放的混凝土塊體在斜坡上滑移碰撞過程中的拉壓應力峰值較為集中的區(qū)域、給定相當速度的塊體間撞擊的斷

4、裂破壞和壓碎破壞過程。對計算結果進行了分析比較，總結了塊體裂縫形成及擴展趨勢。
　　對護面塊體的碰撞應力、裂縫形成以及斷裂破壞過程模擬的計算結果表明:斷裂破壞通常在外邊界轉角處發(fā)生拉應力破壞、在頂點處易發(fā)生壓碎破壞;裂縫通常由邊界轉角處形成并由內向外朝著邊界轉角處擴展，甚至發(fā)生貫穿的斷裂破壞。FEMDEM方法將模擬結構應力和變形的有限元法和能夠計算單元間接觸力并跟蹤結點運動的離散單元法結合起來，有效地模擬連續(xù)介質向非連續(xù)介質轉化的