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弧长法(Arc-length)的设置

弧长法(AL法)是一种相对稳定的数值分析方法,尤其适用于分析需要搜索结构极限荷载的问题。岩土体结构的稳定性分析(边坡、填土)就是这种问题的一个典型例子。和NR法简单的通过控制荷载增量进行分析不同,AL法还引入了一个新的参数λ。该参数表示在某一给定荷载增量步下对于荷载增量的约束。这样,荷载增量步的值依赖于迭代过程,并和所设置的弧长直接相关。

该方法的基本假设是,在整个计算过程中,荷载增量是成比例变化的。这意味着当前作用荷载的大小可以用下式表示

其中:

F

-

已施加的荷载量

λ

-

比例系数

F

-

荷载总量

值得注意的是,矢量F只表示在整个分析计算中保持不变的某一参考荷载。计算结束时的实际荷载值为λ乘上Fλ < 1表示结构的实际承载力小于规定的参考荷载值;如果分析计算结束时λ大于1,那么软件将自动调整弧长,使得在所选容差下(默认为0.01,即最大作用荷载的1%)分析收敛,此时λ = 1。

不同的文献提供了各种不同的AL法。该软件采用由Crisfield(克里斯菲)提出的弧长法和由Ramm(拉姆)提出来的保持线性法。后一种方法和Crisfield法相比非常简单,至少从方程的角度来看是这样的。但是,该方法和Crisfield法相比不是很稳定。因此,软件的默认设置是Crisfield。

弧长法中其他的重要参数设置还有“弧长设置”和“自动弧长控制”。

弧长法 - 选择弧长法所采用的分析方法

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