有限元穩(wěn)定分析方法及其在高速鐵路高路堤中的應(yīng)用技術(shù)研究.pdf

1、有限元極限平衡法和有限元強度折減法作為2類主要的有限元穩(wěn)定分析方法，近年來隨著有限元技術(shù)的逐漸成熟而得到迅速推廣。有限元穩(wěn)定分析方法融合了有限元法的諸多優(yōu)點，在穩(wěn)定計算中引入了應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，使計算結(jié)果更為合理。正是如此，該類方法受到諸多學(xué)者的青睞，并紛紛將其用于復(fù)雜問題的分析中。本文圍繞2類有限元穩(wěn)定分析方法展開研究，采用Fortran95及VB.NET語言編制了基于Hooke-Jeeves優(yōu)化搜索算法的FES程序，并通過算例對程序進(jìn)行

2、了驗證，討論了FES程序參數(shù)對計算結(jié)果的影響，同時應(yīng)用ABAQUS有限元軟件基于DP4準(zhǔn)則（平面應(yīng)變關(guān)聯(lián)法則下Mohr-Coulomb匹配圓準(zhǔn)則）進(jìn)行了有限元強度折減法計算精度的研究，并對2類有限元穩(wěn)定分析方法在高速鐵路高路堤中的適用情況進(jìn)行了評價，主要工作如下:
　　 (1)介紹了2類主要的有限元穩(wěn)定分析方法，推導(dǎo)了平面應(yīng)變情況下ABAQUS有限元軟件中Drucker-Prager系列屈服準(zhǔn)則與Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則

3、的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
　　 (2)采用Fortran95及VB.NET語言編制了有限元極限平衡法FES程序，針對Hooke-Jeeves優(yōu)化算法計算效率不高的特點，設(shè)置了兩次搜索，通過縮小全局搜索區(qū)域及降低第2次搜索控制閥值，有效的提高了程序的搜索效率及計算精度。引入了2個標(biāo)準(zhǔn)算例對FES程序可靠性進(jìn)行了驗證，并討論了程序參數(shù)對計算結(jié)果的影響。
　　 (3)根據(jù)三軸試驗數(shù)據(jù)，提取出了一套適用于高速鐵路路基填料的Mohr-Coul

4、omb理想彈塑性模型材料參數(shù)，基于ABAQUS有限元軟件，建立了高速鐵路高路堤計算模型，同時基于DP4準(zhǔn)則以PEEQ貫穿為破壞判別標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了有限元強度折減法計算精度的研究，分析了模型邊界尺寸、網(wǎng)格單元尺寸、網(wǎng)格單元類型對有限元強度折減法計算結(jié)果的影響。
　　 (4)基于高速鐵路高路堤模型，對2類有限元穩(wěn)定分析方法在水平地基高路堤和斜坡非軟弱地基高路堤中的適用情況進(jìn)行了評價，分析表明有限元強度折減法與M-P法安全系數(shù)計算值之間的