基于能量利用的泄水通道发电方案设计及模型试验

水利枢纽的泄水通道,传统上一般修建消能建筑物,以消耗下泄水流的巨大能量继而保护下游河道安全。但这种理念下,一方面下泄水流的能量无法利用;另一方面消能建筑物本身具有较高建筑和维护成本。针对此问题提出一种在泄水通道的合适部位建设水力发电设施的方案,将"能量消耗"理念转变为"能量利用"理念,将原本需要消耗的水流下泄能量,合理转化为可用的电能,同时消能建筑物规模也会由此减小,成本得到降低。提出设计理念,开展模型试验,并对结构的安全性计算分析给出相应的理论公式。试验模型结果显示,水流下泄能量成功转化为电能,为高效用水提供了依据。     

柔性铰接框架锚固边坡抗震效果分析

传统框架锚固结构为刚性设计,在地震作用下框架梁与锚索支座连接部位及锚头易破坏失效。对此,根据"刚柔结合"的抗震思路及边坡—支护"共同承载"的思路,释放锚固支座与框架梁处的自由度,将刚性变为柔性铰接支护体系,利用Flac3D进行数值模拟,并对比了柔性与刚性支护体系下的边坡状态。结果表明,柔性框架锚固支护可有效控制边坡滑动并改善内力状态。新的柔性铰接框架锚固支护体系为边坡加固提供了新思路。     

基于3D-ILC单轴拉伸双平行内裂纹扩展规律研究

多裂纹相互作用是断裂力学研究的重要内容,但是针对单轴拉伸下的三维多内裂纹相互作用研究较少。基于3D-ILC技术,在完整立方体试件中生成三维双平行内裂纹,对不同错距d开展单轴拉伸试验,分析了断裂过程、应力云纹、起裂与破坏荷载及断口特征,基于M积分和MTS准则开展裂纹扩展路径及相互作用模拟。结果表明：①内裂纹错距为2 mm时相互“吸引”,错距为6与10 mm先相互“吸引”后“排斥”;②三维双内裂纹单轴拉伸下具有“合并分界”、“漏斗状”特征等断裂形态,其中裂纹中心侧发生I-II型复合断裂,外侧发生纯I型断裂;③初始应力云纹在预制裂纹尖端呈现“花瓣状”,裂纹相互“吸引”过程中应力云纹在中心侧裂纹尖端呈现“括弧状”;④试样强度与裂纹间错距成正比,错距为2,6,10 mm抗拉强度相对完整试样下降百分比分别为63.39%,50.79%,41.09%。起裂荷载与最终破坏荷载的比值分别为12.92%,15.16%,13.57%;⑤基于M积分,得出内裂纹I、II型应力强度因子分布规律,基于MTS裂纹扩展判据,实现三维双内纹的相互作用扩展全过程数值模拟,与试验一致。研究结果为三维双平行内裂纹相互作用研究提供试验与理论基础。