水管冷却混凝土温度场计算的三维p 型有限元法

引入阶谱与自适应技术,将p型有限元法应用于水管冷却混凝土温度场的仿真计算,通过对单元升阶谱,以扩大容许函数空间来提高数值解精度,并编制了p型自适应有限元计算程序。针对同一计算模型,分别采用不同网格密度的常规有限元法和p型有限元法进行了水管冷却混凝土温度场的计算分析和对比研究。结果表明,p型有限元法的计算结果在网格稀疏的情况下仍然能够达到较高的精度,特征点温度时程线和温度场等值线与精细算法值吻合得较好,而常规有限元法则误差相对较大。同时,采用p型有限元法进行水管冷却混凝土温度场模拟,可以在保证计算精度的前提下减少单元数量,从而降低前处理的难度、工作量以及计算的时间成本。     

三维非稳定温度场的p型A适应有限元分析

自适应是降低有限元计算结果对网格依赖性的有效途径，基于p型有限元法建立了三维非稳定温度场的自适应分析方法，自适应的策略采用单元升阶法，误差估计方法取温度的高阶计算值作为精确解的“最佳估计”。通过三维混凝土板算例，研究了绝热温升和放热系数、模型尺寸、计算时步长度、边界温差对计算误差和单元阶次的影响。结果表明：在边界温差不大时，绝热温升比表面放热系数对计算误差影响更大；在高阶计算中小尺寸模型比大尺寸模型误差明显减小；计算时步长的变化反映了温度场的时间梯度，越大的时步长需越高的计算阶数；模型边界的温差变化表现了温度场的空间梯度，越大的边界温差需越高的计算阶数。     

三维非稳定温度场的p型自适应有限元分析

 自适应是降低有限元计算结果对网格依赖性的有效途径，基于p型有限元法建立了三维非稳定温度场的自适应分析方法，自适应的策略采用单元升阶法，误差估计方法取温度的高阶计算值作为精确解的“最佳估计”。通过三维混凝土板算例，研究了绝热温升和放热系数、模型尺寸、计算时步长度、边界温差对计算误差和单元阶次的影响。结果表明：在边界温差不大时，绝热温升比表面放热系数对计算误差影响更大；在高阶计算中小尺寸模型比大尺寸模型误差明显减小；计算时步长的变化反映了温度场的时间梯度，越大的时步长需越高的计算阶数；模型边界的温差变化表现了温度场的空间梯度，越大的边界温差需越高的计算阶数。     

龙滩碾压混凝土坝温度场仿真计算

采用有限元法与有差分法相结合，在空间域用有限元离散，在时间域用差分法离散，编制了计算碾压混凝土坝温度场的计算程序，并对龙滩碾压混凝土坝进行了50年的仿真计算。得出如下结论：①由于碾压混凝土坝采用薄层浇筑方式，使得坝体内最高温度场受外界气温影响较大，随着外界气温的升降而升降。②碾压混凝土坝前期温度梯度高，降温速度慢，最终降至稳定温度场需要几十年时间。     

水管冷却热传导计算模型能量分析

对水管冷却有限元法和水管冷却等效热传导法的相关性进行了研究,采用同一套有限元网格,仿真分析了混凝土浇筑仓的非稳定温度场和徐变应力场,对比分析了两种水管冷却计算模型计算的混凝土浇筑仓平均温度和弹性应变能及黏性应变能.水管冷却等效热传导法计算的混凝土平均温度与水管冷却有限元法计算的平均温度接近,前者是后者的等效平均,但两者的同一节点温度不一样,且差异有时还比较大.由于前者是后者温度的等效平均,所以前者和后者的弹性应变能和黏性应变能接近,但两者的同一节点的应力不一样,因此其差异有时也比较大.     

考虑渗流热学效应的大坝稳定温度场有限元数值分析

在利用有限元法求解二维稳定温度场的基础之上，推求了渗流影响下的二维稳定温度场的有限元计算格式，编写相应程序计算温度场内各节点温度值，最后运用程序对一简单工程算例进行有限元法分析。结果表明．一般情况下，当渗透系数K≤10^-9m/s的时候，可以不考虑渗流对温度的影响；但是当渗透系数K〉10^-91/s的时候，就必须考虑渗流对温度的影响。     

普定碾压混凝土拱坝整体碾压温控技术研究

普定碾压混凝土拱坝是目前世界上第３座也是最高的碾压混凝土拱坝。由于基础约束较强，，拱坝的温度应力非常复杂，用数值计算了普定水库水温用三维有限元法计算了拱坝的准稳定温度场；根据施工实际情况和边界条件，用三维有限元法对普定碾压混凝土拱坝大仓面整体压的温度及温度应力进行了仿真计算，首次提示了碾压混凝土拱坝温度和温度应力的分布规律，论证了普定拱坝设置诱导缝的必要性、合理性；有关普定碾压混凝土拱坝度讯情况下     

含冷却水管的混凝土温度场复合单元新算法

针对含冷却水管的大体积混凝土施工期温度场计算精度和效率的协调问题,提出了一种新的复合单元算法。该算法将冷却水管周围的混凝土区域分为非线性温度区(A区)、线性温度区(B区),并考虑管内水体温度(水区)。根据A区内的混凝土温度与到管壁距离的关系,以及各分区的泛函,导出了含一个混凝土子单元和一个水体子单元的复合单元新模型。算例表明,在计算精度方面,有限元与复合元对比计算得到的规律完全一致,在绝热温升50℃或60℃条件下两种方法的温度结果最大差异在2℃以内,该差异主要与A区半径的取值有关。在计算效率方面,本文算例中复合元的计算总耗时是有限元的50%。与原冷却水管复合单元模型相比,新算法可以在不增加网格密度的条件下,提高水管周围混凝土温度场的计算精度,且计算效率较高。     

用杂交元求解有冷却水管的平面不稳定温度场

本文应用杂交元方法对大体积混凝土坝中具有冷却水管的平面不稳定温度场进行了分析。在冷却水管周围取一个特殊的杂交单元。由于在该单元内可以构造比较复杂的贝赛尔函数形式的温度函数,因而能以较少数目的单元得出预期精度的结果。本文还给一个算例。与常规有限元相比,杂交元解法所用CPU时间较短且单元数目大为减少。     

无限单元法在坝体混凝土温度场分析中的应用

通过在温度场分析中引入无限单元法,以有限元与无限元耦合的方式分析大坝及其基础的温度场,可以有效地考虑坝基的影响,以较少的计算量,得到与常规有限元相近的精度.还对无限单元模型中衰减函数的衰减系数、衰减中心位置的选取以及无限单元在无限方向上的计算点位置进行了探讨.算例研究表明,无限元温度场分析模型计算精度良好,无限元方法用于计算大体积混凝土温度场在节约计算时间、提高运算效率方面的效果十分显著.在所建议的较广的取值范围内,该法均可取得较好的计算结果,具有良好的数值稳定性.     

过渡单元和层合单元在混凝土三维温度场仿真计算中的应用

为模拟施工期混凝土分段成层浇筑的温度场，提出12结点与10点双线性过渡单元和层合单元模型，运用双线性过渡单元可以解决在网格浮动过程中混凝土段与段之间单元交界面的温度和位移的协调性，运用层合单元可以在不降低计算精度的前提下使计算规模显著降低，大大提高了计算效率，甚至使某些复杂超大规模的水工结构问题的仿真求解大为简单。     

坝基面受力状态的有限元计算误差影响分析

有限元数值计算在水利工程中运用广泛,其计算精度和计算误差是需要考虑和控制的重要问题,对其进行研究可为有限元法在水利设计和复核中提供技术支撑。以重力坝为研究载体,根据坝体荷载合力值与有限元计算的坝基面内力值(坝基面应力积分值)的平衡条件,分析有限元应力计算误差的影响因素,提出减小误差的措施。研究结果表明:在同一受力状态下,提取应力的对象不同计算误差不同,需针对所研究的问题及误差控制要求合理选择相应提取应力的对象;将紧接坝体的薄层地基保持与坝体相同的模型尺寸和约束条件,可充分减小坝基面有限元应力计算误差;合理选择模型网格尺寸、地基模拟范围、应力提取路径的条数、提取点间距,可在不消耗过量的计算资源和时间下满足精度要求。研究成果可为控制类似结构的有限元计算误差提供参考。     

土质边坡稳定分析中条分法与有限元法的比较

对比分析了土质边坡稳定性计算中条分法和有限元法的特点，讨论了在有限元法中边坡稳定系数的计算方法，并针对铜钟水电站库区左岸滑坡分别采用条分法和有限元法研究其稳定性，计算结果表明两种计算方法得到的滑坡稳定系数规律相同，但条分法计算值一般大于有限元值，反映出条分法中部分基本假设与实际情况存在一定差异。     

应用PLAXIS有限元程序进行渗流作用下的边坡稳定性分析

 为了进行渗流作用下的边坡稳定性分析，必须考虑 渗流场与应力场之间的相互耦合作用。目前对渗流作用下边坡稳定性的分析一般都是通过自 编程序进行的，通常都是先对渗流进行有限元数值模拟，然后再对边坡采用条分法进行稳定 性分析。目前国际上关于渗流作用下边坡稳定性的分析方法发展较快，已经可以采用有限元 强度折减法来进行分析计算，尤其是PLAXIS有限元程序对于这方面有较好的适用性。应用PL AXIS有限元程序采用有限元强度折减法，进行了渗流作用下的边坡稳定性分析，并用ADINA 和GEO -SLOPE程序进行了验算。       

复合土工膜缺陷渗漏试验的饱和－非饱和渗流有限元模拟研究

介绍了复合土工膜缺陷渗漏量室内物理模型试验以及缺陷渗漏量的经验拟合公式等成果。应用非稳定饱和－非饱和渗流理论和Galerkin有限元法，建立了该试验的三维有限元数值计算模型，对试验工况进行数值模拟。根据物理模型试验试样的轴对称性，选取中心角10度的试样建立精细三维有限元模型，详细模拟了室内试验条件下不同压力水头作用的渗漏在砂土试样中不断发展的过程，并计算了稳定渗漏量。分析比较了数值模型计算成果与物理模型试验结果，两者变化规律一致。可见提出的数值模拟方法可以较好地模拟复合土工膜缺陷渗流场，计算缺陷渗漏量。     

高拱坝抗震理论分析进展

从高拱坝的抗震设防标准及动力稳定安全判定准则出发，对现有的高拱坝计算方法，如刚体极限平衡方法、刚体极限平衡与有限元结合方法、非连续变形分析（DDA）法、数值流形方法、界面元法、有限元-边界元-无限边界元耦合方法、随机有限元、人工透射边界和显式有限元法、并行算法，以及模型试验等进行了归纳．同时，还介绍了各种方法的优缺点．     

重力坝三维有限元仿真分析

采用三维有限元软件（ANSYS）对大坪菁水库主坝进行了受力分析。结果表明：坝体的应力符合有限元计算的一般规律,计算结果反映了重力坝的实际应力分布情况。运用有限元软件（ANSYS）进行重力坝应力计算可节约时间,提高工作效率,有较大的实用价值。