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。     

基于预处理共轭梯度法的桥梁移动荷载识别

 时域法（TDM）是移动荷载识别最有效的方法之一,它通过桥梁时域测量响应,间接识别桥梁移动荷载。针对时域法（TDM）有时识别精度较低、受噪声干扰的影响较大等问题,提出采用预处理共轭梯度法（PCGM）识别桥梁移动荷载。以两轴时变移动荷载识别为例,进行数值仿真研究,得到不同噪声水平下预处理共轭梯度法和时域法的识别结果。通过比较2种方法的识别精度,可以发现预处理共轭梯度法具有识别精度高、抗噪能力强、收敛速度快、初始参数设置少等优点,特别当仅仅采用弯矩响应识别移动荷载时,其识别精度仍然很高,这为移动荷载识别方法的实际应用打下了基础。     

碾压混凝土拱坝三维弹塑性有限元分析

在建立碾压混凝土拱坝等效连续概化模型的基础上 ,采用压扁单元和等效连续概化模型相结合来模拟碾压混凝土坝体的方法 ,运用四参数、Mohr- Coulumb和 Drucker- Parger准则分别模拟坝体、层面和基岩 ,以及用分散式裂缝模型模拟坝体开裂状态。对沙牌碾压混凝土拱坝进行的三维弹塑性有限元分析表明 ,坝肩出现了非层面向的裂缝并危及帷幕灌浆体 ,不利于拱坝正常运行。     

共轭梯度法在三维复杂流动数值分析中的应用

将多块网格技术运用于三维T型管复杂流场的网格生成,利用不完全乔列斯基预处理共轭梯度,双共轭梯度方法求解N－S方程的离散方程。计算表明上述方法有良好的收敛特性,适合于诸如T型管等复杂流动的分析。     

有限元方法在拱坝稳定分析中的应用

结合有限元方法的计算特点,根据有限元计算结果中坝体的位移突变及塑性区发展来判断拱坝的稳定性,并与刚体极限平衡法稳定分析结果进行了比较。结果表明:有限元法稳定分析结果与刚体极限平衡法一致,有限元法能够克服刚体极限平衡法的缺陷,模拟坝体混凝土和岩体的非线性本构关系,并将坝体和基岩作为整体模型进行计算分析,从而能真实反映拱坝坝肩岩体的失稳机理和破坏过程,为评价拱坝坝肩的稳定性提供依据。     

有限元等效应力在拱坝应力设计中的应用

有限元等效应力是拱坝设计规范规定的两种强度校核方法之一,也是规范规定的拱坝强度设计标准,本文介绍了其发展情况、基本理论和计算方法,并结合工程实例介绍有限元等效应力在拱坝设计中的运用,按规范规定的强度标准进行校核,计算结果合理有效,同时与其他计算方法进行了比较分析,揭示了拱坝等效应力计算研究对工程的意义,得出有益结论,为拱坝结构计算研究提供参考。     

白莲崖拱坝整体三维静动力有限元分析

本文采用三维有限元方法,对白莲崖拱坝进行了整体空间应力应变分析;建立了拱坝整体动力分析模型,利用ANSYS提供的用户子程序,成功地开发了4节点单自由度质量单元,较好地模拟了动水压力与大坝的相互作用,完成了拱坝整体动力特性分析,并采用振型分解反应谱法对结构进行抗震计算分析。文章将地震作用下的动力反应与相应的静力工况计算结果进行了叠加,评价了结构的整体抗震性能。     

高碾压混凝土拱坝整体稳定安全评估与工程类比研究

为分析高碾压混凝土拱坝的整体安全性,综合模拟主要断层、软弱夹层、裂隙、岩体材料分区以及坝体结构特征,建立拱坝整体稳定三维有限元模型。采用非线性有限元法分析正常运行条件下拱坝-地基的整体工作性态;在此基础上采用水容重超载法,计算拱坝的极限承载能力。结果表明,正常运行条件下,拱坝整体稳定性较好;通过对水容重安全系数进行工程类比,该拱坝具有较高的超载安全系数,处于拱坝工程的中等偏上水平。     

自莲崖拱坝整体三维静动力有限元分析

本文采用三维有限元方法,对白莲崖拱坝进行了整体空间应力应变分析;建立了拱坝整体动力分析模型,利用ANSYS提供的用户子程序,成功地开发了4节点单自由度质量单元,较好地模拟了动水压力与大坝的相互作用,完成了拱坝整体动力特性分析,并采用振型分解反应谱法对结构进行抗震计算分析.文章将地震作用下的动力反应与相应的静力工况计算结果进行了叠加,评价了结构的整体抗震性能.     

有限元等效应力法在拱坝设计中的应用

有限元等效应力法是拱坝设计规范新规定的两种强度校核方法之一，也是规范新规定的拱坝强度设计标准。文章是基于大型有限元软件ANSYS7．1，对块泽河电站拱坝进行有限元分析及其等效应力的计算，并按规范新规定的强度标准进行校核。为结合实例介绍有限元等效应力法在拱坝设计中的运用实例。     

Application of SSOR-PCGM with improved iteration format in FEM simulation of massive concrete

In this study, for the purpose of improving the efficiency and accuracy of numerical simulation of massive concrete, the symmetric successive over relaxation-preconditioned conjugate gradient method (SSOR-PCGM) with an improved iteration format was derived and applied to solution of large sparse symmetric positive definite linear equations in the computational process of the finite element analysis. A three-dimensional simulation program for massive concrete was developed based on SSOR-PCGM with an improved...     

牛头山双曲拱坝整体稳定三维非线性有限元仿真分析

牛头山水电站双曲拱坝设计坝高108m,其坝址河谷呈V形,有良好的建坝条件,但基础左坝肩、右坝肩均存在断层和深部裂隙等地质缺陷,成为工程的隐患。本文利用三维非线性有限元法对坝体及基础进行数值模拟分析,考虑各种地质缺陷及其组合对坝体及基础应力位移的影响,找到最不利的因素,并利用超载分析寻求大坝的极限荷载和破坏机理,为如何对牛头山双曲拱坝左、右坝肩基础进行处理提供可靠根据。     

万家沟拱坝静力性态分析评价

针对万家沟拱坝坝体变形和渗漏问题,采用拱梁分载法和有限单元法建立了静力分析模型,并对坝体应力、变形性态进行了静力分析,为水库运行管理和除险加固设计提供依据。结果表明,该拱坝坝体强度不满足要求,容易导致裂缝的产生,已处于严重病险状态,应尽快进行除险加固。     

拱坝塑性极限分析方法

介绍了静力法构建完备的静力容许内力场和线性屈服函数,以及机构法构建完备的机构容许位移增量场、关联的流动法则及机构相容条件,并列出求拱坝极限荷载下限值的线性规划模型;对拱坝塑性极限分析法如何线性化作了阐述。     

考虑施工期至运行期全过程温度荷载作用的高碾压混凝土拱坝结构分缝研究

在碾压混凝土拱坝设计中,选择合理的分缝方案是改善坝体应力分布、保证大坝安全的关键技术问题。本文对万家口子碾压混凝土拱坝,根据碾压混凝土坝的实际成层浇筑过程和施工期的温度作用,通过三维有限元数值仿真计算,对设置8缝、10缝和不设缝情况下的坝体应力和位移分布规律进行分析和比较,并探讨了诱导缝的作用以及设置诱导缝的利弊。最后,确定了8缝方案为最优方案。计算结果表明,对坝体设置诱导缝可以有效的释放坝体应力。但坝体分缝条数不宜过多。     

超强地震作用下拱坝的损伤开裂分析

本文根据混凝土抗拉软化特性,基于混凝土塑性损伤模型,分析了大岗山双曲拱坝在超强地震荷载作用下的损伤开裂。研究采用非线性有限元的精细网格,考虑横缝非线性效应,应用时域方法分析了高拱坝在超强地震作用下的开裂形式以及损伤随着地震时程的发展情况。研究表明,拱坝在0.56g(PGA)超强地震荷载下坝体中上部梁向损伤指数达到0.9,拱坝该部位可能发生损伤开裂。同时由于损伤使坝体刚度下降导致坝顶位移与横缝开度显著增大,如横缝开度最大由16.2mm增大到36.8mm,因此需要考虑采取坝体抗震加强措施。