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摘要
与Cosserat理论相比，偶应力理论在一定程度上可以降低数值框架的复杂度，已逐渐应用于岩土体应变局部化分析中。然而，一般的偶应力有限元法需要满足C1连续性，即单元内部和单元交界面上的应变都需要具有连续性。为了避免开发较为复杂的C1型偶应力单元，在Cosserat连续体理论框架下，通过借助罚函数方法对C1连续性进行松弛来获得偶应力理论的逼近解，建立了基于罚函数的偶应力有限元方法 PCS-FEM。通过平面应变条件下的弹性圆孔应力集中问题对PCS-FEM方法的有效性进行了验证，并应用于土体应变局部化分析中。通过对Ottawa砂的平面应变试验进行数值模拟，发现PCS-FEM方法获得的应力-应变曲线及剪切带破坏形态与试验结果基本一致，且能够克服经典连续体理论病态的网格敏感性问题，保证应变局部化问题的适定性；通过对承受偏心荷载作用下的土坡应变局部化经典算例进行分析，发现PCS-FEM方法同样可以克服土坡应变软化阶段的网格敏感性问题，展现土体的渐进破坏过程。
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