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潘树来,王全凤,俞缙,蔡燕燕.三维非稳定渗流自由面边界积分项的精确数值计算[J].计算力学学报,2015,32(2):243~249
三维非稳定渗流自由面边界积分项的精确数值计算
Exact numerical integrals on free surface boundary of 3D unsteady seepage problem
投稿时间:2014-01-04  修订日期:2014-05-06
DOI:10.7511/jslx201502017
中文关键词:  三维非稳定渗流  自由面  初流量法  高斯数值积分  固定网格
英文关键词:3D unsteady seepage  free surface  initial flow method  Gaussian numerical integration  fixed mesh
基金项目:国家自然科学基金(51374112);高等学校博士学科点专项科研基金(200803850001);中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放课题(SKLGDUEK1304);福建省自然科学基金(2014J01160)资助项目.
作者单位E-mail
潘树来 华侨大学 土木工程学院, 厦门 361021 punsuloi@yahoo.com.hk 
王全凤 华侨大学 土木工程学院, 厦门 361021
华侨大学 厦门工学院, 厦门 361021 
 
俞缙 华侨大学 土木工程学院, 厦门 361021
中国矿业大学 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室, 徐州 221008 
 
蔡燕燕 华侨大学 土木工程学院, 厦门 361021  
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中文摘要:
      利用固定网格法分析三维非稳定渗流问题时,将要面对两项积分难题:以自由面及单元表面为边界的空间积分及以自由面为边界的曲面积分。针对常用的任意8结点6平面三维普通单元,提出采用坐标变换及等参变换技术求取空间积分项的精确数值解;至于曲面积分项,建议改用单元非饱和区部分表面作为积分边界,经过坐标变换及等参变换处理积分边界后,利用高斯数值积分可求出曲面积分项的精确数值解。通过一个普通单元及一项均质半无限边界堤坝的实例分析,表明此方法的精确性和稳定性良好。
英文摘要:
      When using the fixed mesh method in analysis of 3D unsteady seepage problem, one will face 2 difficult integral problems:the spacial integral with free surface and the element surface as the boundary and the curve surface integral with free surface as the boundary.Against the common and randomly used three-dimensional 8-nodes 6-planes ordinary element, it is proposed that an exact numerical solution of space integral can be obtained by using the technology of coordinate and isoparametric transformations.With regard to the curve surface integral, it suggested to switch using that part of element surface in unsaturated zone as the integral boundary, and then through working for the integral boundary with the coordinate and isoparametric transformations, an exact numerical solution to the curve surface integral can be obtained by using Gaussian numerical integration.The analysis of a common element and a practical example of a dam under a homogeneous semi-infinite boundary can illustrate a rather good accuracy and stability of this method.
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