饱和粘土非线性渗流规律与径向固结

以多孔介质等效渗流概念得出粘土平均孔隙微尺度数量级范围在0.01 μm至0.1μm,与测试结果一致．实验结果表明饱和粘土微尺度孔隙渗流为非线性流．理论推导表明固液界面作用与渗透率平方根或孔隙半径成反比,固液界面相互作用是导致饱和粘土非线性渗流的重要原因．提出了精确描述饱和粘土微尺度孔隙非线性渗流基本规律的数学模型,其参数量纲明确,物理意义清楚．建立了饱和粘土非线性渗流新定律,统一描述了从较低到较高水力梯度全过程渗流曲线特征,达西定律是其特例．基于新定律,建立了饱和粘土非线性渗流定流量径向固结数学模型．以粘性边界层思想与稳态依序替换法及积分方程法,导出了粘土非线性渗流平均质量守恒方程及活动边界运动方程,给出了饱和粘土非线性渗流超孔隙水压力分布公式与平均固结度计算公式,获得了粘土层压力分布规律和平均固结度随时间变化规律．结果表明:饱和粘土非线性渗流使活动边界运动速度减小．研究结果为粘土地质工程与岩土工程应用提供了新的科学依据．达西渗流径向固结计算是新的非线性渗流固结计算的特例．     

饱和土体自重固结问题的相似解

采用了比以往更为普遍的土体物理力学性质假设,利用Hopf-Cole变换方法求得了厚层土体在自重应力作用下的非线性固结问题的完整解析解答．通过试验数据,将该解答与传统的大应变线性固结理论解答和基于实验数据的有限元数值解答相比较,结果表明,该解答能够更好地描述土体的实际固结过程,而由线性化固结理论所得的解答对固结过程中的沉降量和固结度的估计偏小．     

二维空间的Navier—Stokes问题的混合有限元分析

本文将给出二维空间的Navier-Stokes问题的三角形单元的一种新的二阶混合有限元法。     

二阶椭圆方程的混合有限元分析

本文给出二阶椭圆方程的一种新的混合框架,并给出两种混合有限元法.     

强二部超图的饱和数

给定r-图F,称一个r-图G是F-饱和的,如果G不包含F,但是对于每条满足e∈E((G))的r-边e,G添加该边后会包含F,其中(G)表示G的补图.r-图F的饱和数,记为satr(n,F),指的是n个顶点的F-饱和r-图的最小边数.令Srl,m为一个有l+m个顶点的r-图,其边集合由所有与某固定l-集合交集非空的边组成...     

非饱和土的非线性固结模型和弹塑性固结模型及其应用

把作者最近提出的非饱和土的增量非线性本构模型及由作者改进的Alonso等人提出的非饱和土弹塑性模型引入陈正汉建立的非饱和土的固结理论,得到非饱和土的非线性固结模型和弹塑性固结模型,设计了有关程序,求解了地基在分级加载条件下的固结过程和塑性区的动态扩展,从而把非饱和土固结问题的研究推到了一个新水平。     

考虑应力沿深度变化的饱和软黏土一维固结半解析解

针对饱和软黏土,结合引入弹壶元件改进的分数阶Kelvin模型,同时考虑土体内应力沿深度变化的特点,利用Laplace变换推导获得其一维固结半解析解.首先,通过与文献中的试验结果及文献中的理论结果对比,说明了该模型的有效性;其次,详细地分析了不同分数阶阶数、不同总应力比以及不同分级线性加载等因素对饱和软黏土固结沉降以及孔隙水压力的影响,再现了饱和软黏土的固结沉降机理,以期为工程实践提供相关的理论基础.     

轴对称饱和地基竖向振动分析

基于Biot动力固结方程,考虑了土体和水体的惯性力以及水土之间的耦合作用,采用Laplace-Hankel积分变换求解耦联合方程组,得到动荷载下饱和地基振动问题的解答．根据下边界为不透水基岩的边界条件,获得了地基表面作用圆形轴对称任意荷载时土层应力、位移等的一般积分形式解．研究表明,激振频率对饱和地基的竖向振动有很大影响,地基表面的竖向位移与施加荷载之间存在相位差．此外,动力渗透系数在荷载施加的初期对结果有较大影响,随着荷载趋于稳定,其影响变得很小．     

非饱和土壤水流方程基于特征投影分解方法的降阶CN有限元外推模型

利用Crank-Nicolson有限元方法和特征投影分解方法去建立二维非饱和土壤水流方程的一种维数很低,精度足够高的降阶CN有限元外推模型,并给出这种降阶CN有限元外推模型的降阶近似解误差估计和算法实现.最后用数值例子说明数值结果与理论结果相吻合,并阐明这种降阶CN有限元外推模型的优越性.     

非饱和土固结的混合物理论（Ⅰ）

非饱和土是由土粒、水、气组成的三相介质，本以混合物理论为基础研究了非饱和土的固结问题。中导出了各向异性多孔介质及非饱和土 的有效应力的理论公式，把有效应力原理和Curie对称原理作为非饱和土的两个重要的本构原理，建立了非饱和 土固结的数学模型：由25个方程求解25个未知量。在增量线性化的情况下，本模型简化为5个控制方程求解5个未知量：3个固相位移、孔隙水压力和孔隙气压力。模型中包含7个材料参数，都可由试验测定，便于工程应用，Biot理论是本模型的特例。     

四段式有限元法分析热耦合的流体-固体相互作用问题

给出了一种流(体)-热-结构综合的分析方法,固体中的热传导耦合了粘性流体中的热对流,因而在固体中产生热应力.应用四段式有限元法和流线逆风Petrov-Galerkin法分析热粘性流动,应用Galerkin法分析固体中的热传导和热应力.应用二阶半隐式Crank-Nicolson格式对时间积分,提高了非线性方程线性化后的计算效率.为了简化所有有限元公式,采用3节点的三角形单元,对所有的变量:流体的速度分量、压力、温度和固体的位移,使用同阶次的插值函数.这样做的主要优点是,使流体-固体介面处的热传导连接成一体.数个测试问题的结果表明,这种有限元法是有效的,且能加深对流(体)-热-结构相互作用现象的理解.     

求解流固耦合问题的一种四步分裂有限元算法

基于arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) 有限元方法,发展了一种求解流固耦合问题的弱耦合算法．将半隐式四步分裂有限元格式推广至求解ALE描述下的Navier-Stokes（N-S）方程,并在动量方程中引入迎风流线（streamline upwind/Petrov-Galerkin, SUPG）稳定项以消除对流引发的速度场数值振荡;采用Newmark-β法对结构方程进行时间离散;运用经典的Galerkin有限元法求解修正的Laplace方程以实现网格更新,每个计算步施加网格总变形量防止结构长时间、大位移运动时的网格质量恶化．运用上述算法对弹性支撑刚性圆柱体的流致振动问题进行了数值模拟,计算结果与已有结果相吻合,初步验证了该算法的正确性和有效性．     

周期结构区域中压电问题的双尺度有限元方法

近年来纤维压电复合材料的力电性能预测已发展为一个重要的研究领域．对力电耦合周期结构的复合材料问题,通过引入匹配的边界层得到了电势与位移解的新型双尺度有限元计算方法,建立了电势与位移的双尺度耦合关系,分析了双尺度有限元解的误差.数值算例验证了方法的有效性．     

人工机械心瓣启闭过程的ALE有限元分析

本文采用任意拉格朗日－欧拉（ＡＬＥ）有限单元法，将血液视为不可压缩粘性流体，同时将人工机械瓣简化为定轴转动刚体，建立了机械心瓣－血液耦合运动二维计算模型，解决了人工机械瓣启闭过程的计算问题．对Ｓｔ．Ｊｕｄｅ瓣启闭过程的数值分析表明：１．Ｓｔ．Ｊｕｄｅ瓣启闭过程包括四个阶段，即：Ⅰ．开启相；Ⅱ．开启保持相；Ⅲ．关闭相；Ⅳ．关闭保持相．２．Ｓｔ．Ｊｕｄｅ瓣关闭时回流明显，伴有显著水击效应．３．在启闭过程中，高剪力区位于两瓣叶间及瓣环附近．本文的研究突破了以非耦合的方法研究心瓣启闭过程的局限性．     

一种高精度的裂纹奇异单元

基于广义伽辽金法的多变量有限元算法,增加了连续体力学有限元模型建立的灵活性.本文利用它,通过数值试验的对比建立了一种高精度的含奇异性的裂纹单元,并对多变量奇异元的构成进行了探讨.     

二维蜂窝结构热方程的多尺度有限元算法

研究二维蜂窝结构上的热方程,提出多尺度有限元高精度算法,并给出严格的误差估计.     

区间运算和静力区间有限元

用均值和离差两参数表征区间变量的不确定性,根据区间运算规则,论证了区间变量的运算特性.将区间分析和有限元方法相结合,提出了非概率不确定结构的一种区间有限元分析方法.将区间有限元静力控制方程中n自由度不确定位移场特征参数的求解归结为求解一2n阶线性方程组.实例分析表明文中方法是有效和可行的.     

流体饱和多孔介质中波传播问题的有限元分析

采用基于混合物理论的多孔介质模型,给出流体饱和两相多孔介质波动问题的有限元分析方法·　采用罚方法导出的有限元动力方程,时间积分可采用显式和隐式积分两种方案·　用编制的有限元程序分析了一维柱体在跃阶载荷和脉冲载荷作用下的波传播问题,得到该两种瞬态载荷作用下固体和流体相位移、速度以及固体相有效应力和孔隙压力随时间的变化关系,并对波的传播现象进行了分析·　所得结果与理论相吻合·