乌东德拱坝非线性地震反应分析

本文在计入坝、地基和库水动力相互作用的情况下,用LDDA(拉格朗日不连续变形分析)模拟拱坝横缝,粘弹性边界为吸能边界的拱坝地震输入模型计算乌东德拱坝非线性地震反应,研究无限地基辐射阻尼和拱坝横缝对坝体反应的影响,分析乌东德拱坝的静动力响应和拱坝横缝在地震作用下的张开情况,并将其计算成果与基于人工透射边界的时域显式有限元方法进行了比较分析.     

拱坝横缝非线性动力响应的模型试验和计算分析

本文采用脆性材料（重晶石膨润土混合料）制作的拱坝模型来研究拱坝横缝的非线性动力响应，通过振动台输入谐波和地震波对械模型拱坝进行动力试验，并运用拱坝非线性分析有限元程序ADPD-88来进行计算比较，试验结果验证了数值模型的可行性，揭示了带横缝拱坝在地震荷载作用下的反应规律。此外，本文对运用有限元程序来计算拱坝横缝地震非线性反应提出了若干建议。     

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。     

拱坝横缝键槽形式对拱坝地震响应的影响分析

建立了包含拱坝横缝键槽物理构造的简化矩形键槽和梯形键槽模型,横缝键槽接触面之间的本构关系采用指数型动接触本构模型,比较分析了平缝模型、矩形键槽模型以及梯形键槽模型对拱坝横缝局部以及拱坝整体应力一位移地震响应的影响.分析结果表明:与平缝模型相比,键槽的存在对拱坝横缝局部以及大坝整体的响应均有较大影响,横缝的开度明显增大,坝段之间的滑移量减小,横缝底端的应力集中现象明显减弱,上游坝面整体的应力状态有所改善,坝顶的最大顺河向位移有所降低;两种键槽模型对大坝整体的应力-位移响应的影响较接近,但对拱坝横缝局部的开度及坝段之间的滑移量影响较大.     

高拱坝横缝间布设SMA耗能棒材的减震分析与研究

建立高拱坝横缝非线性接触模型,将形状记忆合金(SMA)耗能棒材引入高拱坝结构的非线性抗震分析中,实现该耗能阻尼器力学元件的数值模拟,探讨其控制原理和方法.通过对不同结构进行计算分析,结果表明,与布设普通钢筋相比,应用SMA耗能阻尼构件对高拱坝在强震作用下的横缝张开度的控制效果更为明显,并能有效地减小坝体结构的加速度响应...     

大岗山拱坝考虑阻尼器抗震措施的非线性动力反应分析

本文在已有的拱坝非线性动力分析程序ADAP-88中加入阻尼器模型,开发完成了可考虑阻尼器抗震加固措施的数值分析程序,并将该程序应用于大岗山拱坝的非线性动力反应分析中。研究表明,阻尼器抗震措施对控制高拱坝在强震作用下的横缝张开度有一定的效果,但对坝体应力的分布规律和量值影响不大。     

基于虚拟裂缝模型的带横缝高拱坝的抗震性能研究

针对国内某高拱坝,基于Hillerborg断裂力学理论的混凝土本构模型,采用constraint-function的接触算法,考虑大坝的横缝和诱导缝,建立三维坝体-地基动力相互作用分析模型。选取不同地震波,对模型进行非线性动力时程分析,研究地震过程中混凝土坝体拉-压交替的受力规律以及动力损伤的开裂过程,分析横缝和诱导缝在地震中开合往复的工作性态。研究方法和研究成果对评价高拱坝的抗震性能提供一种有效的方法。     

地震动峰值位移对高拱坝地震反应的影响北大核心CSCD

本文研究地震动峰值位移对高拱坝地震反应的影响,为此选用根据水工规范设计反应谱拟合而成的峰值加速度及速度相同,而峰值位移不同的两组地震动时程(每组35条)作为输入。在显式有限元结合黏弹性人工边界的时域波动分析方法的基础上,以小湾拱坝为例,统计分析两组地震动分别按顺河向垂直入射时小湾拱坝的地震动力响应,探讨峰值位移对小湾拱坝–地基系统地震反应的影响。计算结果表明地震动峰值位移对坝体的主应力、顶拱拱端的拱向应力及拱冠梁底部附近的梁向应力均有较显著的影响,对于坝体顺河向位移也有较大影响。因此,对高拱坝进行抗震安全评价及设计时,应考虑地震动峰值位移的影响。     

不同横缝接触与库水模型对拱坝动力反应的影响

本文基于有限元非线性动接触模型,对拱坝横缝非线性动力响应进行研究,重点讨论：(1)拱坝横缝键槽对限制缝面切向滑移的不同程度约束对反应的影响;(2)分别采用Westergard模型和不可压缩流体有限元模型考虑上游库水对坝面的动压力作用,比较分析了上述不同水库模型对拱坝在地震作用下横缝开度响应分布的影响。计算结果表明：(1)考虑键槽对横缝两侧施加完全切向约束条件对降低拱坝两岸的横缝开度幅值有重要的意义;(2)相比流体有限元模型,基于Westergaard动水压力公式计算得靠近两岸坝肩部位横缝开度响应有一定程度偏大,这一结论已被前人试验成果所证实。     

考虑横缝非线性作用的拱坝拱梁分载动力分析方法

结合结点力学广义位移原理,在坝体横缝位置设置广义接触点对,将接触点对问的约束以接触力代替,导出接触点对上的位移、接触力与坝体粱单元出口结点位移及内力间的关系,进而导出包含缝面上广义结点在内的柔度矩阵,根据缝面上的接触条件组装柔度矩阵,得到以接触力为未知量的求解方程.通过整体拱梁法和接触缝面非线性迭代的交替求解,实现了拱梁分载法中对拱坝横缝的静动力非线性接触过程的模拟.算例表明了本文分析方法的正确性.     

水位循环变化作用下有纵缝重力坝的非线性特性

在简述了笔者所发展的一种新的多体系统非连续变形分析方法的基础上,应用这一模型进行了具体数值计算,探讨了有纵缝重力坝在水位循环变化作用下的应力与变形特性。数值分析表明,在库水位循环变化等复杂加载历史作用下,坝体的变形,主应力大小及其方向角和缝间界面接触应力呈现非线性的周期性变化;当纵缝为连续接触时整个坝体的应力与变形呈现出线性特性,而当纵缝为非;连续接触且具有缝宽时,系统表现出强烈的非线性特性,随着缝宽的增大非线性程度降低,但坝体的应力集中效应加剧,算例研究表明,本文方法为有缝结构的非线性分析和接触分析提供了有力的计算工具。     

拱坝水垫塘拱形底板受力与稳定性实验研究

高拱坝枢纽采用坝身泄洪、水垫塘消能是一种较好的布置型式,但水垫塘底板的型式和尺寸及其泄洪时稳定性是它的关键技术问题。本文所研究的拱形底板是一种新型的底板型式。通过实验分析,研究了冲击射流下拱形底板失稳型式,量测了底板上、下表面压强分布,概化了时均上举力（上、下表面时均压强差）的计算公式,实测了动水荷载作用下拱端推力。研究表明：拱形底板具有整体稳定性特征,它可能是高拱坝大流量泄洪水垫塘比较理想的保护型式。     

开关磁阻电机驱动系统的仿真研究

针对开关磁阻电机应用开发中的问题,采用MATLAB/SIMULINK以及有限元计算软件对开关磁阻电机进行了建模和仿真的研究。结果证明了此建模方法的合理性、有效性,为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。     

高碾压混凝土坝施工过程仿真研究

本文根据碾压混凝土坝施工特点，采用计算机系统仿真技术和排队随机仿真网络理论，建立了高碾压混凝土坝施工交通运输系统排队网络仿真模型和高碾压坝施工浇筑过程仿真模型。应用该模型可以较好地研究高碾压混凝土坝施工过程中混凝土的运输和大坝浇筑过程问题，通过算例分析，可以看出：采用这种模型进行计算机仿真，所得结果可为高碾压混凝土坝施工组织设计提供一定参考。     

拱与梁产生裂缝后的失效角

拱或梁内出现裂缝后，我们设存在一个失效角α，在失效角α范围内，应力为零，在α范围以外，应力不受影响，平截面假设仍然成立。本文提出了两个计算失效角α的方法。     

Study on the Propagation Law of Shock Wave Pressure in Tunnels with Different Materials

The propagation of shock wave pressure in the tunnel is greatly affected by the tunnel structure, shape, material and other factors, and there are great differences in the propagation law of shock wave pressure in different kinds of tunnels. In order to study the propagation law of shock wave pressure in tunnels with different mate-rials, taking the long straight tunnel with the square section as an example, the AUTODYN software is used to simulate the explosion of TNT in the concrete, steel and granite tunnel, and study on the variation law of shock wave pressure in tunnels with different materials. By using dimensional analysis and combined with the results of numerical simulation, a mathematical model of the propagation law of shock wave pressure in the tunnel is established, and the effectiveness of the mathematical model is verified by making the explosion test of the warhead in the reinforce concrete tunnel. The results show that the same mass of TNT explodes in the tunnel with different materials, and the shock wave overpressure peak at the same measuring point is approximate in the near field. However, there is a significant difference in the middle-far fields from the explosion center, the shock wave overpressure peak in the steel tunnel is 20.76% and 34.82% higher than that of the concrete and the granite tunnel respectively, and the shock wave overpressure peak in the concrete tunnel is 24.91% higher than that in the granite tunnel. Through the experimental verification, getting the result that the maximum relative deviation between the measured value and the calculated value of the shock wave overpressure peak is 11.85%. Therefore, it is proved that the mathematical model can be used to predict the shock wave overpressure peak in the tunnel with different materials, and it can provide some reference for the power evaluation of warhead explosion in the tunnel.     

局部放电信号在XLPE电缆中间接头中传播特性的研究

为提高电力电缆系统中局部放电(PD)测量和定位的准确性,考虑到半导电层和多层复合介质的频变特性,基于传输线理论和有限积分法(FIT)建立10 k V交联聚乙烯(XLPE)电缆中间接头的数学物理模型,仿真分析了局部放电信号在XLPE电缆中间接头中的传播特性。仿真结果表明:中间接头内部特征参数随结构和电磁波频率变化而变化,PD信号经过中间接头后,高频信号较低频信号衰减快,入射波衰减和畸变都较相同长度本体中严重,且反射波信号幅值较大,接头内部能量衰减主要集中在连接头附近。波阻抗在接头过渡段和连接头段变化较大,将对局放脉冲折、反射起主要作用;PD信号在中间接头中平均传播速度与电缆本体中基本相同。     

XLPE电缆中间接头局部放电电磁波特性仿真分析

为研究XLPE电缆中间接头中局部放电激发的电磁波特性,建立了10 kV XLPE电缆接头模型,采用有限积分法对中间接头中超高频(UHF)电磁波的模式特性、衰减特性以及检测信号与局放脉冲波形之间的关系进行了仿真分析。仿真结果表明:在中间接头中,电磁波主要以准TEM模式传播,在其内部各处横向电场分量明显大于纵向分量;激励产生的电场强度和信号能量整体上随检测距离的增大迅速衰减,仅在导电硅胶附近由于电磁波反射增强而略有增大;UHF信号的能量由局放脉冲的波形决定,局放脉冲波形越陡,幅值越大,激发的UHF信号越强。     

基于正交分析法的功率模块散热器的数值研究

电子技术的发展促使功率模块的体积越来越小,功率密度越来越大,需要采用强迫风冷的方式冷却功率模块,选择合理的散热器,保证散热效果变得尤为重要。通过分析文献以及工程实践,找出影响散热器散热效果的主要因素。以某SVG功率模块为例,根据正交试验表,利用数值模拟的方法得到不同散热器下的温度分布图和IGBT表面的最高温度,分析影响散热效果的主要因素,得到翅片角度、间距、厚度和长度等因素对散热效果的影响规律。结果表明,对散热效果的影响排序为翅片高度、倾斜角度、间距、厚度。综合各种因素,最佳的搭配方案,即垂直翅片,翅片厚度为4mm,翅片间距为3nlnl,翅片长度为90mm。     

寒冷干旱地区高碾压混凝土坝温度及温度应力场时空分布规律研究

新疆北部山区地处西北寒冷干旱地区,碾压混凝土坝在温度场和温度应力场时空分布规律方面具有独特的特点。结合具有较好代表性的新疆北部山区某高碾压混凝土重力坝工程为实例,研究了寒冷干旱地区碾压混凝土重力坝温度场及温度应力场时空分布规律。坝体越冬层上下游面附近存在较大拉应力超标,因此表面保温特别是越冬层顶面及上下游棱角部位的保温是防裂的关键。