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基于3D-FSM的预紧力端锚数值模拟及其多核并行化研究
  • ISSN号:1000-7598
  • 期刊名称:《岩土力学》
  • 时间:0
  • 分类:O242[理学—计算数学;理学—数学]
  • 作者机构:[1]山东科技大学网络与信息中心,山东青岛266590, [2]山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.51479108).
中文摘要:

在对传统锚杆荷载传递机制分析的基础上,提出了一种考虑托板、锚杆与岩体相互作用的数值模拟方法:通过Kelvin基本解计算出锚杆集中力对围岩的影响,同时就锚杆自由段与相应岩体两端点的位移差相等建立位移方程,结合先前开发的3D-FSM数值模拟系统中的表面受力平衡方程进行联立求解,利用所得结果可以计算域内任意点的应力及位移变化,形成完整的预紧力端锚边界元数值模拟系统。通过与Flac-(3D)系统模拟对比,验证了该系统的可靠性。为提高运算效率,对该系统进行基于Open MP的多核并行化改进,给出了改进的基本思路和加速比对比图。由于边界元本身具有建模简单、计算区域大、计算精度高等优点,因此,这种模拟方法有很大的应用价值。

英文摘要:

A new numerical approach is proposed to simulate bolt supporting by considering interactions among anchor plate, anchor arm and rock based on the analysis of traditional load transfer mechanism of the bolt. The effects of concentrated stress from one bolt on the surrounding rock are investigated by employing analytical integral of Kelvin's solutions. The displacements equations of the anchor free section and the relative section of drilling holes are established according to the same displacements of them along the axis of anchor arm. Coupled with the previous 3D fictitious stress method(FSM) system, a new boundary element simulation system is formed completely on the partially grouted bolt supporting by considering anchor plate, which can be applied to calculate the stress and displacement of an arbitrary point in the rock after bolting. The reliability of the system has been verified by a comparison of numerical results obtained by a commercial software Flac-(3D). Meanwhile, a multi-core parallel improvement in terms of Open MP is conducted to improve the operation efficiency. The principal ideas and the comparison chart of speedups are presented in detail. The system has great application value in the course of advantages of boundary element such as simple modelling, large computable domain and high accuracy.

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期刊信息
  • 《岩土力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 主编:孔令伟
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:ytlx@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87198484 87199252
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-7598
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1199/O3
  • 邮发代号:38-383
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,美国《工程索引》EI收录期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:56873