基于指数形式渗流定律的软土一维固结分析

在土中渗流服从指数形式渗流定律的前提下,对软黏土一维固结理论进行分析研究。首先建立考虑指数形式渗流定律的软黏土一维固结微分方程。然后采用相对稳定的Crank-Nicolson差分格式对控制方程进行时间、空间离散,得到了差分方程及其解答,并且将差分计算结果与退化到达西渗流的Terzaghi理论解析解和指数为1.5时的短时间解析解相对比,验证计算程序的可靠性。通过计算分析考虑指数渗流定律情况下的软土地基的一维固结性状,结果表明:考虑指数形式渗流情况下(指数大于1),固结速率在较小的时间因子下要比Terzaghi理论快,而在较大的时间因子下比Terzaghi理论慢,这种现象随着指数值的增大越来越显著;荷载的等效水头与土层厚度的比值对固结性状有显著的影响,比值越小,则固结速率越慢。最后,讨论了达西渗流在实际工程中的适用范围。     

有自由面渗流分析中密集排水孔幕的数值模拟

为准确模拟有自由面渗流场中密集排水孔幕的渗流行为,提出排水孔连续剖分新模式,避免了排水子结构算法中排水孔与整体网格不连续带来的计算困难,并在顶排型排水孔孔端设置虚拟的"渗流开关器",来实现对其作用的甄别。当排水孔失效,"开关器"关闭时只需把孔内结点作为内部点,避免了对失效排水孔按边界再处理的麻烦。排水孔的连续剖分和"开关器"的设置,既可以精细的模拟每个排水孔的作用、解决自由面穿越排水孔问题,又使大规模密集排水孔的模拟大为简化。算例验证了该方法的准确性和实用性。     

土坝渗流对稳定性影响的模拟分析

1前言流体通过多孔介质的流动称为渗流。当地表水浸入边坡后,渗流不仅对接触面有压力和浮力,而且颗粒骨架本身也受到渗透水流的浮力和拖拽作用。因此,渗流对介质的作用力除了整体介质四周表面所受压力外,还必须研究骨架间孔隙水的作用力。此外,由于地表水的浸入,导致土的抗剪强     

土坝弱应力破坏引起的老化问题

土坝心墙由于填筑质量未达到设计要求,将会产生不均匀变形弱应力破坏土区.库水渗入,在一定压力水头作用下就会发生水力劈裂,危及大坝安全.因为这种破坏是隐蔽性的,不易引起人们的注意.但近年随着土坝的老化,此类工程实例越来越多.对产生弱应力破坏原因的理论分析,提出了演算和实测方法及处理措施.     

浅谈非饱和渗流的几个基本问题

立足于非饱和渗流问题的研究现状和应用需求,对4个常见的非饱和渗流基本问题进行了论述:①非饱和渗流及其数值模拟理论;②非饱和降雨入渗及其模拟中的问题;③初始水分量及其考虑;④土的非饱和渗透特性以及对渗流计算结果的影响。通过多个计算实例的比较分析,充分明确了这几个基本问题对非饱和渗流数值模拟所带来的重要影响。为了更加精确地进行渗流计算,更加符合实际地解决非饱和渗流问题,在普遍重视数值方法的现状下,提出应该更加重视非饱和渗流基本问题试验研究的观点。     

具有初缺陷板弯曲的边界元分析

限于具有初曲率等有缺陷板弯曲问题的控制微分方程的复杂,直接求解原问题基本解推导边界积分方程较为困难,本文通过引入等效荷载,将此问题的控制微分方程,化成与普通板弯曲基本方程形式相同的微分方程,利用一般求解板弯曲问题的边界元法进行迭代求解,建立了分析具有初曲率板弯曲问题的边界元法,算例表明本文方法理论准确,精度良好。     

节理岩质边坡地下水渗流的离散元分析

从岩体裂隙网络渗流的特点出发,以节理开度变化为纽带,对裂隙岩体渗流场与应力场耦合的离散裂隙网络模型进行分析,采用离散单元法对节理岩质边坡不同库水位条件下的渗流场与应力场进行了耦合分析,比较真实地模拟了库水位上升对节理岩质边坡渗流场与应力场的改造,研究了库水位上升对边坡变形和稳定性的影响规律.结果表明:水库蓄水后,随着水位的抬升,坡体内的最大位移、最大孔压、最大流量均有不同程度的增大,而边坡的稳定性逐渐降低.     

均质各向异性土层中轴对称渗流问题的分析

对于均质各向异性土层中的轴对称渗流问题,也同平面问题一样,可取缩放渗流场比尺的方法解题,但其结果不同于平面问题。按研究结果:如缩小径向尺度,则缩小后渗流场的等效渗透系数为横向渗透系数kh;如放大轴向尺度,则放大后渗流场的等效渗透系数为平均渗透系数√khkv。     

坝体渗流场、应力场耦合问题的非线性分析

首先分析了研究渗流场、应力场耦合关系的必要性 ,建立了两场耦合的微分控制方程组 ,最后以该模型分析了一坝体的耦合应力场     

基于指数形式渗流考虑初始有效应力非均匀分布的软土一维非线性固结分析

结合室内固结渗透联合试验资料,考虑实际中的变荷载以及地基中初始有效应力的真实分布,建立基于指数形式渗流定律的一维非线性固结方程,并得到其差分数值解。在指数形式渗流定律退化为达西定律的前提下,将变荷载下假定初始有效应力沿深度均匀分布和固结系数保持不变的解析解与相应的差分解进行对比,验证差分解的可靠性。在此基础上,分析不同参数下的非线性固结性状。结果表明:最终有效应力与初始有效应力平均值的比值较小(≤2)时,随着渗流定律中指数的增加,在较小时间因子下固结速率会加快,而在较大时间因子下会变慢;但是随着最终有效应力与初始有效应力平均值比值的增大,固结曲线在全过程中均会表现出随着指数的增加固结速率加快的性状;初始有效应力沿深度线性增加下的固结速率要比均匀分布下的固结速率快;变荷载的加荷速率越快则固结速率也越快。此外,最终有效应力与初始有效应力平均值的比值以及描述土体非线性固结特性的参数均对非线性固结性状有较大影响。     

Buckling analysis of stiffened circular cylindrical panels using differential quadrature element method

Differential quadrature element method (DQEM) for buckling analysis of stiffened circular cylindrical panels subjected to axial uniform compressive stresses is presented for the first time. The methodology and procedures are worked out in detail. The circular cylindrical panel and the stiffeners are treated separately. Governing differential equations are derived based on the equilibrium of the panel and the stiffener, and on compatibility conditions along the interface of panel elements and stiffeners. Torsional stiffness of the stiffener is ignored. Circular cylindrical panels with a stringer stiffener or a chordwise stiffener are analyzed by the DQEM, and the results are compared with previously published data to verify the established methodology and procedures. Some new results are presented for the circular cylindrical panels with two orthogonal stiffeners.     

Vibration analysis of toroidal panels using the differential quadrature method

The free vibration characteristics of linear elastic toroidal shell panels are determined. A solution based on the Mushtari–Vlasov–Donnell shell equations is developed using the Differential Quadrature Method. The work represents the first application of this method to problems in shell theory with variable coefficients in the governing equations. Numerical results are calculated using the method, and these are compared with results found using a Fourier series and a finite element solution.     

用适体坐标变换方法求解渗流

运用传统的有限元方法求解渗流问题时,需要人为进行网格划分等前处理工作。当问题涉及自由变动边界时,求解比较困难。本文将适体(Boundary Fitted)坐标变换方法用于岩土工程渗流计算。通过求解Poisson方程自动生成贴合实际物理边界的计算网格,并将渗流问题变换至规则统一的直角网格系统下进行有限差分离散和数值求解。对不同的几何边界可以实现统一的数值求解算法,自动化程度高。计算实例表明,这种方法具有简单、快捷的优点,生成的网格质量较高,是一种很有意义的方法。     

超高心墙坝非稳定渗流三维有限元分析

水库蓄水和放空过程对土石坝渗流安全产生重要影响,300 m级超高心墙坝渗控方案是筑坝关键技术难题之一。结合300 m级砾石土心墙堆石坝工程,通过建立整体三维有限元模型,模拟大坝运行过程中水库蓄水和放空过程,分析库水位变化条件下心墙等区域的浸润面和渗透坡降变化,研究水位变化速率对坝体渗透稳定性的影响。数值模拟结果表明,蓄水时随着库水位的升高,自由面在心墙内形成陡降并自上游侧向下游侧不断发展。蓄水历时越短、水位上升速率越快,心墙内形成的浸润面越陡。放空时随着库水位的下降,心墙内水位下降有所滞后,自由面在心墙内形成凸形面。放空历时越短、水位下降速率越快,心墙内形成的凸形浸润面落差越大。     

碾压砼坝的渗控分析研究

碾压砼坝因存在水平施工缝,其渗流特性、渗控技术及施工对策等较常规砼坝要复杂得多。本文借助于固定网格求解有自由面渗流问题的“节点虚流量法”,用较精细的三维有限元数学模型对碾压砼坝的渗流特性进行了计算分析。在建立模型过程中,着重介绍了对坝身层面缝隙的强透水性、坝内排水孔和廊道洞室的渗控行为以及坝基排水井作用等的合理数学模拟方法.基本上解决了碾压砼坝渗流计算分析的数学建模问题。文中结合铜街子牛日溪沟1号坝的设计施工情况,根据27个方案,进行了分析讨论,并给出笔者的建议。     

巨型钢框架—索支撑结构中索突然失效的响应

针对巨型钢框架—预应力索支撑结构中拉索突然失效的响应过程这一传统有限元法难以解决的强非线性问题,采用自编向量式有限元程序模拟了典型巨型钢框架—预应力索支撑结构中索从静止到突然断裂的全部动态过程,并与有限元软件ANSYS计算的结果比较,结果表明,断索后结构水平位移主要因侧向刚度突变产生,索卸载冲击的动效应对位移影响不明显,但对内力影响很大,个别构件动内力可达静止后的近两倍。结构内力重分布情况随断索位置不同有很大差别,设计时应考虑不同的预应力荷载组合。     

渡槽三维有限元分析

采用有限元计算软件对混凝土矩形渡槽进行了三维有限元分析,找出在受力变形后混凝土渡槽的挠度和应力情况,从而得出其刚度和强度的特点,根据这个特点有目的地对混凝土渡槽进行配筋,以提高渡槽的稳定性。     

A differential quadrature nonlinear free vibration analysis of laminated composite skew thin plates

Using a differential quadrature (DQ) method, large amplitude free vibration analysis of laminated composite skew thin plates is presented. The governing equations are based on the thin plate theory (TPT) and the geometrical nonlinearity is modeled using Green's strain in conjunction with von Karman assumptions. To cause the impact due to nonlinear terms more significant, in-plane immovable simply supported, clamped and different combinations of them are considered. The effects of different parameters on the convergence and accuracy of the method are studied. The resulted solutions are compared to those from other numerical methods to show the accuracy of the method. Some new results for laminated composite skew plates with different mixed boundary conditions are presented and are compared with those obtained using the first order shear deformation theory based DQ (FSDT-DQ) method. Excellent agreements exist between the solutions of the two approaches but with much lower computational efforts of the present DQ methodology with respect to FSDT-DQ method.     

自由曲面结构形态创建的NURBS-GM方法

自由曲面结构以其卓越的建筑表现力成为当今空间结构发展的趋势之一,并在越来越多的实际工程中得到应用。与传统的空间结构相比,自由曲面空间结构设计的难点在于如何处理好新颖建筑造型与结构合理受力性能之间的关系。近年来,结构形态学的发展,特别是结构形态创构理论的提出,为解决自由曲面结构的形态设计问题提供了有效途径。借鉴结构形态创构的思想,将非均匀有理B样条(NURBS)曲面造型技术与寻求结构应变能最小的梯度算法相结合,提出一种适合于NURBS自由曲面结构特点的形态创构方法——NURBS-GM法。该方法的特点是,通过调整NURBS曲面的控制点坐标和权因子来获得整体应变能最小的曲面形状,从而改进了以往以直角坐标为调整变量的结构形态创构方法的计算效率。最后,通过若干算例证明本文方法的有效性。     

洞桩法施工地下车站的有限元分析

采用土工有限元程序Plaxis按照分步开挖的施工过程进行了计算,分析了洞桩法施工时周边土体的变形及地面的沉降,最后对计算结果进行了分析,并与施工完成的结果比较,表明采用有限元模拟分步开挖的计算结果是可靠的。