对称超松弛预处理共轭梯度法在高拱坝整体大规模弹塑性有限元分析中的应用

本文在岩土材料常用的DP准则本构积分特性的基础上,利用其数值分析时不用形成弹塑性刚度矩阵的特点,将对称超松弛预处理共轭梯度法(SSORPCG)应用于高拱坝整体大规模弹塑性分析。两个数值实例验证了SSORPCG方法用于弹塑性有限元计算的正确性和可行性。实际应用表明,该方法在内存10GBytes的个人计算机上可以实现达1百万个计算自由度的三维高拱坝整体大规模弹塑性有限元分析。与直接方法相比,无论在计算规模还是计算速度,预处理共轭梯度法更适宜于大规模弹塑性有限元分析。     

水平受荷单桩计算的半经验弹塑性解析解

对水平受荷单桩经典m法进行了数学简化分析,对一些需通过查表内插法选取的计算参数进行了高精度数值拟合,使得工程计算更方便快捷,并通过工程算例计算比较分析,认为拟合弹性解析解精度高、可靠快捷。另外,由于受较大水平荷载的单桩桩顶层土会出现塑性屈服变形,若仍采用经典m法计算,则桩顶水平位移明显偏小。基于提出的高精度拟合弹性解析解及塑性区平衡微分方程,通过待定系数法及理论计算,给出了考虑桩顶塑性屈服区影响下的桩顶变位半经验弹塑性解析解,最后通过算例计算比较分析,认为半经验弹塑性解析解成果与实测成果基本一致,满足工程实践要求。     

混凝土坝内钢管应力分析

前言本文结合漫湾水电站坝内钢管进行了二维和三维线弹性、二维和三维弹塑性有限元计算,结果表明:二维有限元计算得到的应力大于三维有限元计算应力,线弹性计算应力大于弹塑性计算应力。由于坝内钢管实际上是三维结构,而混凝土实际上是一种弹塑性材料,因此本文经分析比较认为:采用三维弹塑性有限元分析方法来计算坝内钢管周围的应力比较合乎实际,也更经济。     

长短桩基组合有限元分析及设计研究

本文对长短桩组合桩基础进行三维弹塑性有限元分析,以揭示长短桩联合工作机理,验证和评价长短桩方案的合理性和安全性。根据不同的长短桩的数量、桩长和布桩位置方案先按弹性模型计算,对优化方案再按照弹塑性模型重新计算。     

SSOR-PCG方法在高拱坝整体大规模弹塑性有限元分析中的应用

我国目前设计和在建高拱坝地质情况复杂，因此需要对高拱坝进行专门研究，高拱坝整体行大规模弹塑性有限元分析是其方法之一。本文在岩土材料常用的D-P准则本构积分特性的基础上，利用其不用形成弹塑性刚度矩阵的特点，将对称超松弛预处理共轭梯度法(SSOR-PCG)应用于高拱坝整体大规模弹塑性分析。两个数值实例验证了SSOR-PCG方法用于弹塑性有限元计算的正确性和可行性。工程实例表明SSOR-PCG方法适宜应用于在个人计算机上对高拱坝整体大规模弹塑性有限元分析，满足计算速度和计算规模的要求。     

材料三维弹塑性应力应变关系分析及Neuber准则适用性验证

为了研究材料的三维弹塑性应力-应变本构,文章以胡克定律为立足点对处于弹塑性材料的应力-应变关系进行了进一步的推导,并通过三维有限元方法建立了单轴拉伸状态下的含圆孔有限厚度板模型进行应力应变分析,将其结果与所推导的应力-应变关系对比验证。对用于预测二维材料局部弹塑性应力应变场的Neuber准则,本文在三维情况下对其做了进一步验证,并将其与做了对比,证明其依然具有适用性。     

任意各向异性岩体渗透系数张量的半解析计算

本文首先通过坐标轴的旋转、压缩和再旋转变换。推导出了有越流任意各向异性含水层中地下水三维井流问题的计算公式。在此基础上提出了采用抽水试验资料图解和优化相结合的方法确定任意各向异性岩体渗透系数张量及渗透主值的方向。计算实例表明，这种半解析的计算方法不仅简易，而且有较高的计算精度     

Hardfill 材料非线性弹性本构模型研究

在砂砾料中掺入少量胶凝材料得到了一种新的低强度筑坝材料——Hardfill材料,其力学性能介于碾压混凝土和土石料之间,应力-应变关系具有明显的弹塑性性质和应变软化等特性.在已有研究的基础上,通过理论和数学分析,提出了能够反映Hardfill材料应变软化特性、参数物理意义较为明确的六参数非线性弹性本构模型,并给出了详细的参数确定过程.将该本构模型应用于坝高100m的Oyuk坝进行非线性有限元分析,结果表明:应用非线性本构模型计算所得坝体应力和变形分布规律与线弹性计算结果基本一致;因坝体应力水平较低,材料基本处于线弹性状态,非线性计算所得应力值与线弹性结果相差不大;而在坝趾等应力水平较高的部位,非线性计算所得应力集中值明显较小.     

高面板坝三维真非线性地震反应分析方法及模型试验验证

基于所建立的土石料三维黏弹塑性动力本构模型,并采用新型三维各向异性有厚度薄单元来模拟面板和堆石的接触面特性,结合考虑孔隙水压力的消散和扩散的有效应力分析方法,开发了高面板堆石坝地震反应分析的三维真非线性有效应力分析方法。通过典型坝例分析,比较了真非线性分析与等效线性分析结果的差异,表明真非线性方法较真实地反应了结构的地震反应,而且能够直接计算出坝体的残余变形,在理论上更为合理。采用模型坝土石料低应力状态下实测的静力和动力特性参数,对三维模型坝进行了地震反应分析,并与相应的大型振动台模型试验结果进行了对比分析,两者结果相当一致,验证了研究所提出的计算方法的可靠性。     

三维弹性问题的有限分析法

将有限分析法应用于分析固体力学的三维弹性问题，导出三维弹性边值问题的计算格式，由于使用格林函数法求局部解析解，提高了计算精度。