加筋路基动力特性的数值模拟研究

基于前期的室内动三轴试验结果,采用ＦＬＡＣ3Ｄ有限差分软件,通过建立轨道与路基的三维实体 模型,探讨列车荷载作用下路基在不同的动应力幅值、格栅埋置深度、加筋层数时的应力、变形规律,为 轨道路基的优化设计和力学参数的选取提供参考依据。研究结果显示:随着动应力幅值的增大,路基表 面应力呈马鞍形分布的状态愈加明显,最大压应力位于地基深处,且在三种动应力幅值下均没有明显变 化,说明动应力沿路基深度的衰减规律受车速的影响较小。路基的竖向应力随格栅埋置深度的增加出 现了先减小再增大的趋势,这说明在路基内铺设格栅的位置宜选择在路基顶部或中下部,土工格栅的铺 设加速了路基动应力的衰减,具有一定的减振作用,从而改善了路基结构动力响应特征,增强了路基的 抗振性能。     

基于流固耦合的立式轴流泵站振动特性数值模拟研究

针对由水体引发的立式轴流泵站泵房振动问题,采用基于流固耦合的模态分析方法,对水体作用下的某立式轴流泵站泵房模态进行分析,进而分析泵房在水体作用下的应力和变形情况。研究表明,基于流固耦合的模态分析可以较确切的反应内部水体作用下的泵房模态;发现在水体的耦合作用下,水体对于泵房结构的影响主要集中在流道外壁混凝土结构处,对出水流道驼峰上部楼板以及下降段混凝土结构的变形影响较大,对于泵房整体结构影响较小。     

水平荷载-扭矩耦合作用下斜桩承载变形特性数值模拟

利用ABAQUS数值软件分析了斜桩在水平荷载 H 和扭矩 T 耦合作用下的承载特性、桩身内力以及桩-土界面上的摩阻力等变化特征并与直桩进行了对比,探讨了桩-土刚度比、荷载偏心距和桩身长径比对斜桩受扭承载力的影响。分析结果表明:斜桩在水平荷载与扭矩耦合作用下,桩身为受扭破坏;斜桩的受扭承载力大于直桩,斜桩受扭承载力的大小与桩身倾角相关;桩-土刚度比、荷载偏心距和桩身长径比对斜桩受扭承载力也有一定的影响,而桩身长径比的影响较大。     

多年冻土地区冻融循环下路基变形规律研究

为研究多年冻土地区路基在冻融循环下的变形规律,考虑水的相变作用,对路基非稳态温度控 制方程、应力－变形基本方程和温度－应力耦合方程进行了推导,并以祁连山中高山区山前斜坡地带某 段多年冻土路基为例,建立数值模型,进行路基多场模拟计算,结果表明:融化和冻结温度场变化是由于 外界温度变化引起的,冻结温度场呈上凸形态;路基坡脚和路肩对外界温度变化极为敏感,且阴阳坡存 在温度差异,路肩两侧产生ｘ方向的冻胀力,在坡脚因冻胀力的差异产生ｙ方向的应力,应力的差异使 得土体内部产生剪切力,导致坡脚和路肩出现纵向裂缝;受外界温度的变化、重力的作用和温度梯度力 的影响,路基含水率发生变化,融化状态、冻结状态的路肩总位移随时间缓慢增加。     

上卓沟泥石流流动特性及流体—结构流固耦合数值模拟研究

甘肃省卓尼县上卓沟曾多次发生较大规模泥石流,灾害损失极其严重。为了有效治理,急需对泥石流的流动特性及拦挡结构在泥石流冲击荷载下的结构响应进行深入研究。本文首先利用图形建模软件RHINO建立上卓沟三维沟谷模型,泥石流流变模型选用宾汉流体模型,在合理确定各计算参数及边界条件的基础上应用CFX对上卓沟泥石流进行了三维数值模拟,得到流速等流场数据。将所得流场数据导入ANSYS进行泥石流与拦挡结构的双向流固耦合分析,得到了泥石流在沟谷内的运动规律及拦砂坝的应力和位移,为工程设计提出了建议,可为类似工程提供参考。     

大坝变形的ε-SVR数值模拟

在新建水利枢纽、大坝除险加固以及监测系统不稳定等原因导致有效观测序列较短的情况下,为了对大坝变形进行有效的监控和预测,用基于不敏感损失函数的支持向量回归机(ε-SVR)对大坝变形进行数值模拟.采用支持向量回归机、序贯极小优化算法对大坝变形水平位移各分量的特征因子进行选择,模型建立后分离水压、温度、时效等主要分量,并分析其对变形的影响.对实际工程进行数值模拟的结果表明,依靠较少的支持向量就可以建立模型,该模型具有拟合效果稳定、预测结果准确可靠的特点,可以应用于大坝短期观测资料的分析.     

特性曲线的分区处理与机组边界数值模拟的研究

文中分析了可逆式水泵水轮机全特性曲线的奇异性，反“S”区的插值跃迁性与方程的多解性，提出了特性曲线分区处理思想，对子区域采用不同插值拟合方法，同时研究了相邻子区域的耦合问题，推导了与不同插值方法对应的机组边界数值模拟的一元四次单方程模型和适应一般情况的两方程模型，而且对上述两种模型的优缺点进行了比较；提高了水电站过渡过程计算机仿真计算精度，解决了机组边界方程解的适定性问题。     

地铁站深基坑开挖变形数值模拟

结合某地铁深基坑工程实际,采用FLAC3D数值模拟软件建立基坑开挖三维数值模型,考虑基坑的实际开挖工序,对深基坑工程在开挖过程中的变形特征进行了数值模拟计算,得到了不同工况时基坑变形场,根据变形场结果分析得出了基坑各位置变形特征及最大水平、沉降变形量。     

强夯作用下填土地基动力特性的数值模拟研究

以弹塑性大变形理论为基础,运用ANSYS/LS-DYNA模拟软件,对强夯作用下填土地基的动力特性进行数值分析,最终得出了强夯时土体中动应力、竖向位移以及加速度在时间和空间上的变化曲线,并总结了其分布特征和变化规律。数值模拟结果与现场强夯检测数据较吻合,为强夯理论的进一步研究提供一种可靠的分析方法,也为强夯的设计与施工提供了参考依据,具有一定的指导意义。     

两种径向不耦合装药情况下深孔爆破的数值模拟

装药结构是调节炸药能量分布和控制爆破效果的一个重要因素,不同的爆破方法要求有不同的装药结构。实际工程爆破中,为了装药方便或根据工程爆破要求,一般是选取不耦合装药,根据情况,选用其中的一种方式装药或两种方式结合使用。其中,不耦合装药爆破中的间隔介质,通常是空气、水或其他惰性材料。     

深基坑降水与地面沉降变形三维全耦合模型及其数值模拟

针对第四纪松散沉积层地区深基坑降水引起的地面沉降问题,以比奥固结理论为基础,并将其推广应用于非线性问题。考虑到土的渗透性随应力状态的动态变化,将地下水渗流场和土体应力场相耦合,建立水土全耦合模型,并以上海市环球金融中心深基坑降水为例,采用三维有限元数值分析方法,详细模拟分析了降水引起的基坑内外地下水位和地面沉降变形的变化特征,据此获得的基坑中心水位降至-22m时基坑周围的地下水位与地面沉降变形量,经后续工程验证正确、可靠,该模型具有重要的工程实用价值。     

波浪传播的数值模拟与物理模拟耦合模型

此文对于二维波浪的传播建立了数值模拟与物理模拟的耦合模型。模型中,数值模拟采用基于改进Boussinesq方程的三角形网格有限元模型,物理模拟采用推板式造波机。模型的求解采用空间五点的拉格朗日插值和时间的四阶Runge-Kutta格式。通过波浪模拟实验研究了耦合模型在不同波浪要素下的适应性。进一步针对于规则波和不规则波分别建立了实时修正由于造波机造波性能所引起的模拟误差的方法。波浪模拟实验结果表明,耦合边界附近数模结果与物模结果吻合很好,实时修正方法能很好修正由于造波机造波性能所引起的模拟误差,耦合模型和实时修正方法能有效建立起数模与物模的确定性联合。     

河口湾边滩围垦的潮波变形数值模拟

本文采用潮流数值模拟的方法，以中国华南的珠江口黄茅海河为例，进行边滩围垦后湾内潮波变形的模拟计算。数学模型在完成了对实测水文资料的验证之后，对黄茅海河口湾边滩围垦的不同工况进行了潮流场的对比计算。计算结果表明，湾内潮差和纳潮量与围垦规模成反比，流速分布的变化与边难围垦位置关系密切。在较浅的边滩上适度围垦，新岸线保持适当的放宽率，对湾内的潮波变形影响不大。     

基于有限元数值模拟的异形结构受力特性及配筋计算

对于形状规则结构的结构计算,可依照相关公式采用常规力学方法计算解决。然而,异形结构的计算只能通过体型简化、近似计算的方式来完成,但只能够大致估算结构的配筋。因此,采用有限元法对异形结构进行计算便显得尤为重要。本文以新疆某水利枢纽工程为例,采用有限元计算方法,对某异形结构进行了计算分析,并给出了配筋方案,研究结果及方法可为类似工程计算提供借鉴。     

软土地基上堤防拓宽工程变形协调措施研究

以南京市某长江堤防拓宽工程为例,采用ＦＬＡＣ软件建立堤防拓宽的数值计算模型,分析了拓宽新堤与老堤的相互作用特性。在此基础上提出在新老堤防结合部开挖台阶,并铺设土工格栅增强横向连接的措施。采用数值软件对以上工程措施进行了分析验证。结果表明:新堤防填筑后,由于附加应力作用使老堤堤身和路面产生附加变形,老堤防路面的不均匀沉降为１３．７ｃｍ,路面的坡度为１．７％,整体向堤中心线倾斜。在新老堤结合部铺设土工格栅加筋后,堤防的最大沉降位置由堤顶路面处发展到堤身内部,新堤路面变形和堤身不均匀沉降大幅减小。     

淤泥轻量土抗剪特性及其细观结构变形研究

为了深入探究淤泥轻量土的抗剪特性及其细观结构变形机理,采用室内单轴压缩试验、三轴剪切试验与ABAQUS有限元数值模拟相结合的方法,通过对比细观模拟监测结果与试验成果,系统分析了不同水泥掺量、围压、EPS掺量及其粒径对淤泥轻量土的抗剪强度特性及细观变形的影响。结果表明:①EPS颗粒掺量对淤泥轻量土的破坏应变及其屈服强度峰值有显著影响。②高水泥掺量对其强度特性及结构变形有重大影响,但其破坏应变受其影响不大,试验结果中破坏应变最大仅相差0.5%。③EPS颗粒定点位监测的数值模拟结果表明,在相同条件下,三个点位的EPS颗粒变形及其应力应变关系并不相同,上点位应变值最大,下点位比上点位的应变值平均小约1.5%。另外在一定的压力范围内,试样破坏之前EPS颗粒在土体内发生的位移并不明显,与试样土体的位移仅差0.15 mm,变化速率与室内试验结果一致。     

冷却池的水力热力特性数值模拟

根据局部线性化方法和线性算子迭加原理，给出了深度平均的全场紊流模型的一种混合有限分析离散格式，用来模拟浅水型冷却池的水力热力特性，并进行了试验验证。数值预报的冷却池全场流态，温度分布以及排水口近区流速，温度变化均与试验结果吻合较好。     

盾构隧道施工地表变形分析的有限元数值模拟

以钱江通道过江隧道工程为背景，利用有限元方法对盾构隧道施工引起的地表变形进行数值模拟分析，与经验公式计算结果比较，验证了有限元数值分析模型的合理性，同时分析了隧道周围土体移动规律和地表沉降规律。     

岩体单裂隙流固热化学耦合作用数值模拟研究

为全面研究渗流、应力、化学、温度影响下岩体裂隙的变化,建立了岩体单裂隙的流-固-热-化四场全耦合数学模型,并以Comsol Multiphysics软件为基础,将该数学模型转化为一个统一的偏微分方程组,实现了四场全耦合数值求解。该模型给出了更接近真实物理过程的数值解答,避免用松散耦合法求解多场耦合问题带来的误差。同时通过对两个实例的计算模拟,分析了在渗流、压应力、水化学溶蚀和温度等多因素耦合作用下,岩体单裂隙渗透特性的变化规律,得出了裂隙岩体渗透特性的影响机理和关键影响因素。