映射无限元在无限域问题中的模拟应用

通过对有限元和无限元原理的叙述,说明了在无限域问题的模拟中,映射无限元可以达到减少工作量,提高计算精度和经济性.通过具体的工程实例,进一步验证了映射无限元在无限域问题中模拟应用的可靠性.     

基于ABAQUS无限元的静-动力统一人工边界研究

对于强震作用下的大变形和非线性问题,叠加原理不能被用来计算结构的静-动力综合效应,这就涉及到静、动力边界转换或静-动力边界统一的问题。静-动力边界转换法较为繁琐,且如果不施加由静力边界条件引起的节点约束反力,模型存在不平衡力或不平衡力矩,造成计算结果失真。黏弹性静-动力统一人工边界在结构受切向静力作用时数值解精度不够理想。为了既方便又精确地计算结构的静-动力综合效应,提出了利用无限元建立静-动力统一人工边界,推导出适用于外源波动输入的等效节点力计算公式;基于Python语言,编写了等效节点力计算与施加为一体的程序。这种边界不需要进行静力、动力边界转换、应力场的导入以及边界节点约束反力的施加。无限元静-动力统一人工边界实现相对简单,且数值解精度高于静、动力人工边界转换法和黏弹性静-动力统一人工边界,特别是在切向静力的作用下。     

ABAQUS退化的动力无限元单元

针对ABAQUS中的三维无限元单元只适用于有限域为六面体单元的情况,提出一种退化无限元单元,推导该退化无限元单元的等效节点力计算公式,以及对相应的地震动输入方式进行分析。数值模型试验结果表明：该单元无需进行二次开发即可用于有限域采用四面体单元的情况,能适应更普遍的模型网格剖分形式。该退化单元具有良好的精度及更好的网格适应性,能广泛用于动力问题的分析。     

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.     

坝体-地基-库水系统的动力有限元分析及其应用

基于有限元耦合声-结构方法(The coupled acoustic-structural method,CAS),结合阻抗边界条件,流体采用ABAQUS声学介质模拟,建立了有限元-无限元耦合的坝体-地基-库水系统的数值模型.该方法可对库底吸收边界条件、库水表面重力波和库尾辐射边界条件进行模拟.作为工程实例对满库Kon...     

基于无限元边界模型的高拱坝损伤开裂数值分析

基于ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型,分别建立了考虑地基辐射阻尼效应的有限元—无限元耦合模型和无质量地基模型,讨论高拱坝在设计地震作用下采用两种地基模型得到的应力、横缝开度、坝顶顺河向位移和损伤开裂情况。结果表明：无质量地基模型与无限元边界模型相比,坝体拱向和梁向应力最大值明显增加,增大了坝体的横缝开度和坝顶顺河向位移,同时坝体的损伤开裂情况更为严重。因无限元边界模型能考虑地基的辐射阻尼效应,能真实地反映坝体的地震响应,而无质量地基模型夸大了坝体的地震响应,故用无质量地基模型进行坝体的抗震分析是过于保守的。     

离散元-边界元动力耦合模型在地下结构动力分析中的应用

利用离散元 边界元耦合模型对溪洛渡工程地下厂房洞室群静、动力响应进行了分析，对离散元模拟地下结构的一些问题进行了探讨，得到了一些结论：离散元模型能够很好地模拟地下洞室群的变形，通过与边界元的耦合，可以模拟辐射阻尼的影响，由于辐射阻尼的影响，地下洞室群的地震响应比地面结构小很多。     

无限元法在无限深透水坝基渗流计算中的应用

针对无限深透水坝基的渗流问题,在传统有限元数值模拟的基础上引入无限单元法,通过数学推导,建立有限元和无限元的耦合模型,即在传统有限元法基础上增加无限单元来模拟无限域渗流问题。以西北干旱区某大坝及坝基为例,对恒定水头作用下半无限深透水坝基进行常规有限元分析及有限元与无限元耦合分析,并将两者的计算结果进行比较,结果表明:两种方法的计算结果相差不大,但有限元和无限元耦合法计算精度可提高15%,更加接近实际情况,并且耦合法计算剖分单元会大大减少,大幅度节省计算时间。     

淤地坝蓄水加固改造方案的渗流和稳定性分析

为对淤地坝进行蓄水加固改造,基于流固耦合理论和强度折减法,应用ABAQUS有限元软件,对贺家庄淤地坝蓄水运行进行了渗流和稳定性分析,提出了黏土斜墙、土工膜等防渗改造思路,计算分析了各改造方案的稳定性和渗流特性.结果表明:采用的数值模拟方法与常用的传统方法比较是可行的;贺家庄骨干淤地坝作为水土保持工程措施,原设计不考虑长...     

基于ABAQUS邓肯张E-B模型的坝体变形分析

为了了解新疆北疆供水工程库木苏水库大坝变形特性,基于ABAQUS邓肯张E-B模型对坝体变形进行了分析,结果:坝体向上游的水平位移最大值为7.7 cm,向下游的水平位移最大值为9.4 cm,坝体最大沉降值为42.4cm,均满足规范要求。其成果可供该工程设计、运行参考,分析方法可为严寒地区类似工程提供借鉴。     

固体-液固两相饱和介质耦合动力有限元分析

基于固体介质和液固两相饱和介质动力学方程,采用有限元方法模拟脉冲荷载作用下介质耦合对结构动力响应的影响,并采用黏弹性人工边界模拟地震波的远域能量逸散效应。计算结果表明:介质耦合对地震波的传播有一定的影响;黏弹性人工边界可以削弱地震波在固定边界处产生的反射现象,较固定边界计算结果更符合实际情况。     

考虑流固耦合作用的双槽渡槽地震响应分析

为研究考虑流固耦合的大型双槽渡槽结构动力响应特性,采用空间8节点非协调元,基于流固耦合动力相互作用理论及弹性理论推导计算公式,编制了有限元计算程序。对南水北调中线双洎河渡槽的典型三跨进行了模态分析和地震时程响应计算,结果表明:槽内有水将大大增加渡槽结构质量矩阵中的数值,使结构自振频率明显降低,考虑流固耦合动力作用工况较空槽工况对应的地震响应值(包括位移、速度、加速度等)大,对结构整体抗震不利。     

试载法与有限元法的耦合方法

 本文在计算拱坝应力的试载法中采用有限元地基,以克服伏格特(F.Vogt)地基的缺点。文中提出几种有效的试载法与有限元法的耦合方法,包括子结构法、迭代法和两种基于Sherman-Morrison-Woodbury(SMW)公式的直接法。最后对三座拱坝的有限元地基和伏格特地基的计算结果进行了比较。结果表明,两种地基所得的坝体底部应力相差较大。     

利用有限元分析软件进行烟囱地震反应分析

为研究烟囱在地震作用下的动力特性和地震反应,应用有限元分析软件,对天津某钢厂150 m钢筋混凝土烟囱进行模拟分析。分析结果表明,在罕遇地震作用下,烟囱顶部位移的时程反应比多遇地震增加显著,其烟囱顶部加速度有明显动力放大效应;结构的变形到达峰值的时刻随着阻尼比的增大,烟囱顶点位移达到峰值的时间有提前的趋势;在双向地震波同时输入时,Y方向的位移分量、速度分量和加速度分量增加显著,而X方向基本没有变化。烟囱阻尼比和二维地震波参数变化对烟囱地震反应的影响较为明显。     

某水电站溢洪道导墙坝段有限元应力分析

以某水电站溢洪道导墙坝段为研究对象,应用大型通用有限元计算软件对溢洪道导墙坝段进行了应力计算,得到溢洪道导墙坝段整体、主要部位的第一主应力、第三主应力,计算结果基本符合实际情况,这为在施工期的导墙安全结构设计提供了可靠的参考数据。     

大体积混凝土温度应力有限元分析

以经典的热传导方程为理论基础,采用大型有限元程序ANSYS的热-结构耦合分析方法,对某大坝的温度场和应力场进行了模拟分析和计算,得到了大坝内的最高温度和主应力的分布,为在设计和施工过程中采取有效的防裂措施提供了指导。     

船闸闸首结构应力应变三维有限元分析

采用空间三维实体有限元法,建立了船闸闸首结构的仿真力学模型,利用有限元分析软件对力学模型进行有限元分析,得到了各阶段的位移、内力等力学指标,研究探讨了船闸闸首及基础在检修工况下的变形和应力规律,以了解船闸闸首和基础在设计条件下的工作形态,对船闸闸首的优化设计提供了依据.     

拉格朗日元法中无限域问题的求解

近年来,拉格朗日元法在岩土工程中得到了广泛的 应用。但它对岩土工程中大量存在着的无限和半无限域问题并没有进行有针对性的处理,仍 然不得不采用截断边界的办法。在对拉格朗日元和无限元的数值格式进行深入研究的基础上 ,将无限元引入拉格朗日元中,提出了二者的耦合方案：在中心计算区域采用拉格朗日元, 而边界则采用无限元来处理;在求解时,对无限元边界也采用显式格式,无需形成整体刚度 矩阵;算法的收敛性问题也得到了较好的解决。数值算例表明,所提出的算法能显著地降低 截断边界对计算结果的影响。     

新疆某工程导流洞闸井底板优化三维有限元分析

利用AutodeskRevit族库中的三维闸井模型,采用 ABAQUS有限元软件对三维闸井进行有限元静力分析,通过对闸井的应力与应变分析,研究2.0m、2.5m厚的闸底板在竣工期、满蓄期的受力情况,根据受力情况对闸底板配筋,找出最优方案,为类似工程数值模拟提供参考。     

土工结构应力、变形的弹粘塑性有限元分析

根据土工结构的结构特点、施工过程及可能的运行情况,基于弹粘塑性势理论开发研制了相应的有限元计算程序。作为算例,应用该程序分析研究了广州珠江堤防改造工程在几种主要工况下的变形及应力状态,对其稳定性进行了讨论,并提出了建议。