A coupling model of 3D discontinuous deformation analysis (3D DDA) and finite element method

Abstract

Neither the finite element method nor the Discontinuous Deformation Analysis (DDA) method can solve problems very well in rock mechanics and engineering due to their extreme complexities In this paper the Three Dimensional Discontinuous Deformation Analysis (3D DDA) is derived based on finite element meshes to enhance 3D DDA’s capabilities of modeling a deformable block The formulations of the equilibrium equations in 3D DDA with finite element meshed block system due to elastic stress initial stress point load fixed point inertia force and normal contact force are extended by incorporating the conventional eightnode hexahedron isoparametric elements Two illustrative examples are presented to show the improvement achieved by use of finite element in association with 3D DDA to handle problems under large displacements and deformations The calculated results show close agreement with the theoretical solutions

يتعذر على طريقة العناصر المتناهية، وطريقة التحليل ذات التشوه المتقطع إيجاد حلول دقيقة لمسائل ميكانيكا الصخور بسبب تعقيداتها البالغة وفي هذا البحث تم دمج الطريقتين معا بهدف تعزيز كفاءتهما لنمذجة التشوه ثلاثي الأبعاد وقد تم استخدام العناصر ذات السطوح الستة لنمذجة معادلات التوازن التي تحتوي على الإجهاد المرن، والإجهاد الابتدائي، والحمل المركز، والقصور الذاتي، وقوة التلامس العمودية وقد تم عرض مثالين يوضحان التحسن الذي تم تحقيقه عند دمج الطريقتين المذكورتين أعلاه في حل مسائل التشوهات الكبيرة، كما أظهرت النتائج توافقا كبيرا مع الحلول النظرية