小湾水电站事故链轮门轮轨接触分析

采用有限元混合法对5 000 kN级的小湾水电站事故链轮门轮轨接触问题进行了分析。首先给出三维有初始间隙摩擦接触问题的力学模型,推导出相应的有限元方程,然后给出迭代求解步骤。计算结果表明,虽然表面接触点的最大压应力大大超出容许压应力,但由于接触区域附近处于三向受压状态,最大剪应力发生在表面接触点以下3.4 mm,不会引起表面的屈服破坏,辊轮的承载能力可以进一步提高,有一定的强度富裕空间。     

小湾水电站底孔弧形闸门支铰应力分析

将闸门和支臂及支铰作为整体考虑，在铰轴与活动铰链和固定铰座连接处采用薄层接触单元模拟其间只传递法向压力的特性，分析了正常工作荷载作用下支铰各部件的应力分布。计算成果表明，正常工作荷载作用下，小湾水电站底孔弧形闸门支铰各部件的应力分布合理,满足强度要求。     

基于有限元法的散度自由隐式浸入边界求解

该文针对现有的浸入边界算法不满足连续性条件的问题,提出了散度自由的隐式浸入边界求解方法。将控制方程沿特征线展开进行时间离散,使用有限元法进行空间离散。通过直接力法求解附加体积力时,采用隐式方法,考虑了控制方程中附加体积力与压力的耦合关系。将附加体积力按是否与压力耦合分为两部分,分别求解。在分步法的求解过程中,速度校正在附加体积力和压力的迭代计算内完成,从而使计算结果同时满足无滑边界条件与连续性条件。以圆柱绕流为基准算例,验证了算法的可行性与准确性。同时验算了方柱匀速运动算例,对比了显、隐式求解方法的计算结果。     

库区滑坡涌浪数值模拟方法研究进展

对近年来库区滑坡涌浪涉及的边坡失稳、滑动、涌浪产生和传播这4个阶段研究中采用的数值模拟方法的研究进展和发展趋势进行了综述,重点归纳总结了边坡滑动过程以及涌浪产生过程的数值模拟方法的研究成果,指出滑坡涌浪从库区边坡失稳到涌浪传播是一个完整连续的过程,今后需要在目前各个阶段独立研究的基础上融合固体力学和流体力学两类学科中的相关研究方法,建立库区滑坡涌浪全程数值模拟方法,实现滑坡涌浪的全过程模拟。     

表孔闸墩颈部钢筋混凝土非线性有限元分析

针对闸门承担大推力会使闸墩颈部产生明显的应力集中问题,采用单弹簧联结单元模拟钢筋混凝土的粘结滑移作用,同时引入混凝土四参数损伤模型模拟混凝土的非线性特性,对运行期短暂工况下某重力坝#5表孔闸墩颈部进行钢筋混凝土三维非线性有限元计算,分析了钢筋的作用效果。结果表明,钢筋可在一定程度上减轻损伤程度并限制损伤范围,使局部混凝土的受力状态得到改善;闸墩颈部的钢筋总体应力水平不高,裂缝开展宽度较小。最后调整配筋方案,计算结果说明在满足构造要求的前提下,适当减小配筋量是可行的。     

滑坡涌浪作用下弧形闸门动力响应数值分析

库岸滑坡是一种常见的地质灾害,滑坡体入库后诱发的涌浪可能会严重威胁库区内闸门结构稳定性。针对弧形钢闸门在滑坡涌浪作用下的动力响应问题,以某深孔弧形工作闸门为例,通过自编有限元程序模拟滑坡涌浪过程,将计算出的涌浪动水压力转化为闸门的节点荷载,基于动力时程法得到闸门动力响应,并结合闸门静力计算结果进行对比分析。结果表明,在滑坡涌浪作用下,主梁后翼缘和竖梁后翼缘的应力响应最大,闸门各个构件中支臂的位移响应最大;相比于正常蓄水位时的滑坡涌浪,死水位时的滑坡涌浪对闸门结构应力和位移响应的影响更大。     

小湾水电站弧形工作闸门轴铰接触分析

针对三维有初始间隙的弹性摩擦接触问题,采用新的接触算法——有限元混合法对小湾水电站底孔弧形工作闸门支铰进行接触分析。计算结果表明,虽然支铰个别点的最大压应力超过了局部承压容许应力,但由于该处基本处于三向受压状态,最大剪应力小于抗剪容许应力并不会导致屈服破坏,因此小湾水电站底孔弧形工作闸门支铰的强度满足要求。     

粘弹性边界在流固耦合系统动力分析中的应用

将粘弹性人工边界应用于重力坝—地基—库水系统的地震反应分析中,分析了系统在水平地震荷载作用下的响应,并与传统的无质量地基模型和无限地基模型进行比较,粘弹性边界模型所得结果与无限地基模型非常接近,而无质量地基模型的计算结果偏大。通过比较不同地基范围下粘弹性边界对坝面加速度和动水压力分布的影响,得出了在采用粘弹性边界时地基范围取1.5H坝高即可满足要求。尽管考虑库水可压缩性增大了坝面动水压力,但却减小了坝面加速度响应。     

有横缝高拱坝非线性地震响应动接触模型

本文针对有横缝高拱坝的非线性动摩擦接触问题，提出一种新的动接触算法——有限元混合法。该方法根据接触问题局部非线性的特点，将作用在接触体上的力系分解为外力和接触界面上的接触力，以接触体的位移为基本未知量，而以接触区域局部坐标系下的结点接触力为迭代变量，将非线性接触迭代收缩在可能接触面上进行，把复杂的摩擦接触非线性反映在接触力的变化上，使得迭代计算变得简单易行，并且当考虑坝体中有多条横缝的情况，可以保持关于接触力的柔度矩阵的带状性和稀疏性，大大提高了计算效率。文中首先给出了有横缝高拱坝的非线性动摩擦接触问题的力学模型，推导得出了相应的有限元柔度方程，然后详细给出了迭代求解的步骤。最后，用本文方法对地震作用下某高拱坝横缝的张开与闭合过程进行了算例分析。     

白鹤滩拱坝施工期地震反应分析

拱坝在施工期具有"上梁下拱"的结构特点,遭遇地震情况时上部悬臂梁坝段会对坝体产生较大影响。白鹤滩施工期拱坝的悬臂梁高达80m,因此不能忽视其施工期的抗震研究。综合考虑无限地基辐射阻尼效应、横缝接触非线性等因素的影响,对施工期和运行期工况的动力响应进行计算,比较分析运行期完整拱坝结构与施工期拱坝的不同规律。结果表明,施工期坝体上部位移变化幅度增大,在封拱高程处出现应力集中现象,顶拱处整体的顺河向加速度水平提高,悬臂梁使得横缝的开度更加剧烈。