新聞科研進(jìn)展
接觸作用一直是巖體結(jié)構(gòu)面的主要力學(xué)行為，結(jié)構(gòu)面的破壞是引起巖體破壞的最主要因素。在接觸問題的研究中，網(wǎng)格的劃分以及網(wǎng)格的畸形影響計(jì)算結(jié)果的精確度。隨著近十年計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值方法的發(fā)展。虛單元法的出現(xiàn)為研究者們提供了一種新的思路。
針對(duì)這一問題，中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所計(jì)算巖石力學(xué)組首次采用虛單元法對(duì)于含節(jié)理大壩中的接觸問題進(jìn)行了模擬。與傳統(tǒng)的數(shù)值方法相比，虛單元法不需要對(duì)形函數(shù)進(jìn)行顯示的表達(dá)，計(jì)算高效及處理網(wǎng)格靈活，構(gòu)造精度可達(dá)任意階數(shù)，能克服復(fù)雜性的塊石幾何形狀帶來的畸形網(wǎng)格問題，適用于任意復(fù)雜的單元形狀。基于虛單元法的優(yōu)點(diǎn)，推導(dǎo)了虛單元法在不同接觸狀態(tài)下的剛度矩陣。
為了驗(yàn)證虛單元法求解接觸問題的準(zhǔn)確性，首先算例驗(yàn)證了虛單元法對(duì)于網(wǎng)格扭曲度敏感性，隨后通過一系列的數(shù)值算例驗(yàn)證了虛單元法求解接觸問題的可行性（圖1），最后通過含節(jié)理大壩的模擬，說明了節(jié)理對(duì)于大壩穩(wěn)定性有重要的影響（圖2）。
相關(guān)研究成果以“The Virtual Element Method for the Dam Foundation With Joint”為題，發(fā)表在Frontiers in Earth Science。研究工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（11972043）的資助。
論文鏈接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2022.875561/full
圖1 均勻壓縮下的水平接觸界面模擬(大主應(yīng)力云圖)
圖2 帶節(jié)理的混泥土大壩 (x方向位移云圖)