模拟从破坏起始到流动的花岗散粒柱坍塌的混合有限元与物质点法
地球物理
2022-06-16 v1
摘要
对潜在不稳定边坡的性能评估涉及两个关键部分：边坡破坏的起始与破坏后的流动。有限元法（FEM）擅长模拟失稳的起始，但由于网格畸变，在模拟大变形问题时迅速丧失精度。因此，FEM 无法准确模拟破坏后的边坡流动。混合欧拉-拉格朗日方法，如物质点法（MPM），为解决大变形问题提供了有前景的替代方案，因为粒子可自由穿越背景网格移动，允许大变形而无计算问题。然而，MPM 中使用移动物质点而非 FEM 的固定高斯点进行积分，降低了 MPM 在预测应力分布及因此破坏起始方面的精度。我们创建了一种混合方法，在 FEM 中起始破坏模拟，随后将坐标、速度与应力转移到 MPM 粒子以模拟流动行为，结合了两种方法的优势。我们通过模拟摩擦性散粒柱的坍塌展示混合方法的能力，将其与经验解比较，并通过在不同坍塌阶段进行多次转移试验来评估从 FEM 转移到 MPM 的合适时间。
引用
@article{arxiv.2206.07169,
title = {Hybrid Finite Element and Material Point Method to Simulate Granular Column Collapse from Failure Initiation to Runout},
author = {Brent Sordo and Ellen Rathje and Krishna Kumar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.07169},
year = {2022}
}