网格自适应有限元极限分析法在边坡稳定性评价中的应用

为规避有限元极限分析法应用于边坡计算中的奇异点问题,并进一步提高该算法的精度和效率,基于有限元极限分析理论,通过二次圆锥优化Mohr-Coulomb屈服准则,利用优化后的屈服准则衡量离散单元,依据预定应力、应变的阈值搜索出边坡塑性区离散单元,对塑性区网格单元标记并局部自适应,通过该过程的多次循环迭代,实现网格有目的局部自动加密,多次优化并最终找出合理的剪切带。实例计算结果表明,模型3次自适应后均能达到理想的精度和误差控制,验证了网格自适应方法的有效性。     

单滑动面岩质边坡数值计算影响因素分析

介绍了确定边坡稳定安全系数和判别边坡临界稳定状态的方法.为便于强度折减法与刚体极限平衡法进行比较,以典型单滑动面边坡数值计算为例,比较分析了滑动面材料屈服准则、自重应力场施加方法、计算模型单元网格尺寸和边界范围对边坡稳定安全系数的影响规律,提出了数值模拟建议,以提高已知滑动面岩质边坡数值计算的精度.结果表明,强度折减法较为合理,超载法在特殊情况下可能无法得到安全系数.     

岩质边坡混凝土置换洞变形特点及加固效果分析

为研究岩质边坡的混凝土置换加固效果、置换洞混凝土的变形及应力分布规律,采用有限元软件ANSYS建立了边坡及置换洞数值计算模型,根据有限元强度折减法,利用软件的Solid65单元及其相应的屈服准则,模拟置换洞混凝土的本构关系,并采用ANSYS软件相关功能对置换洞开挖及混凝土回填的施工过程进行模拟,计算得边坡加固前后的稳定安全系数,分析了边坡在临界稳定状态下置换洞混凝土的变形和应力分布规律及混凝土拉裂和压碎破坏的部位和方向,并将Solid65单元与D-P屈服准则的计算结果进行了比较。结果表明,在临界稳定状态时边坡出现了明显的大变形趋势,置换洞在临近稳定状态下的破坏形式主要为拉裂破坏,局部区域为压碎破坏,与D-P屈服准则相比,Solid65单元更能反映混凝土的实际破坏状态。     

屈服准则对边坡稳定有限元分析的影响研究

采用Mohr-Coulomb和Drucker-Prager准则分析了应用强度折减法进行边坡稳定有限元分析时屈服准则对计算结果的影响.分析表明,屈服准则对边坡稳定有限元分析结果影响显著,不同屈服准则计算的边坡位移场和应力场有显著差异.其中,Mohr-Coulomb准则计算的安全度偏小,但内接圆及等面积圆得出的安全度较合理,Drucker-Prager准则与参数α和 k的选取直接相关.该研究结果可为边坡稳定有限元分析合理选用屈服准则提供理论依据.     

温度场分析的自适应有限元方法

自适应有限元方法在实际工程问题的分析中有重要的应用价值,本文根据温度场分析的特点,给出了温度场有限元计算结果局部误差估计的简单方法,结合有限元网格生成的Delaunay三角化方法,研究温度场有限元分析的自适应方法,并在汽轮机转子温度场有限元分析软件中成功实现了温度场的误差估计和有限元网格的自适应自动剖分,加密等功能,获得了具有等精度的温度场有限元数值计算结果,以国产300MW汽轮机转子温度场分析的有限元网格和计算结果为例,说明了本文方法的有效性。     

梯形拱坝渐进破坏过程及极限承载能力研究

鉴于拱坝的破坏过程和极限承载能力是工程安全度的重要参考依据,以位于梯形河谷中的乌巢拱坝为例,基于Drucker-Prager屈服准则,利用强度折减法和超载法对乌巢拱坝进行了弹塑性有限元计算,并联合采用计算收敛、位移突变、塑性区贯通等安全判据,分析了在坝肩断层的影响下乌巢梯形拱坝的渐进破坏过程和极限承载能力。结果表明,对于不同的研究方法,乌巢梯形拱坝塑性区的发育规律有较大差异,但坝体的最终破坏模式相同;坝肩断层使右拱端应力和位移明显增大,对塑性区的空间发展起到限制作用。     

边坡变形影响下锦屏一级拱坝安全性分析

锦屏一级高拱坝左岸边坡断层较多且持续变形不收敛,从而对坝体安全稳定运行造成不利影响,为合理分析左岸边坡变形对坝体安全性的影响,建立了锦屏一级拱坝三维有限元仿真模型,运用小生境与遗传模拟退火耦合算法搜索左岸边坡最危险潜在滑动面,在搜索到的潜在滑动面施加三角形位移荷载模拟左岸边坡的变形并进行持续超载,同时考虑坝体自重、水压力等荷载作用下坝体的应变情况。结果表明,边坡变形的极限超载系数在9~10之间,靠近坝体左岸岸肩1 769m高程以上的部位在边坡持续变形中会较早进入塑性屈服阶段,在不出现塑性屈服区贯通情况下,坝体弦长最大压缩变形可达到205.32mm,从而可为坝体安全运行提供参考。     

滑带控制型边坡地震稳定性分析

针对滑带控制型边坡动力稳定性问题,提出了一种基于滑带局部强度折减下的完全动力有限元分析方法,根据地勘资料在基岩和滑体间建立薄层单元模拟滑带,以滑带最后塑性屈服附近点作为整体安全系数关注点,以可能形成滑动通道的局部贯通点作为局部安全系数关注点,采用粘弹性人工动力边界,在静力折减应力场的基础上进行同等程度下的动力折减,根据关注点动力位移拐点进行动力失稳判断。实例应用结果表明,该方法合理、有效。     

不同屈服条件对巷道围岩塑性区的影响研究

基于Drucker-Prager 准则,推导了巷道围岩塑性区的解析解,以某工程为例分析比较了基于不同屈服准则的巷道围岩塑性区的解答,并结合数值软件分析的计算结果,探究了不同屈服条件对巷道围岩塑性区的影响规律.结果表明,Drucker-Prager系列准则考虑了中间主应力的影响,计算结果更符合实际,外交点圆DP1准则用于工程设计计算稍显危险,内切圆DP5准则用于工程设计计算偏于安全,而MC等面积圆DP3准则与MC准则计算结果较接近,为巷道围岩支护设计计算屈服准则的选取与应用提供了依据.     

GSI和D对边坡稳定性影响的研究

根据岩体地质条件,采用Hoek-Brown准则估计岩体摩擦角和粘聚力,基于FLAC3D分析了地质强度指标CSI及岩体扰动系数D对岩质边坡的塑性区和位移的影响,并运用极限平衡法验证了GSI、D对边坡稳定系数的影响.灰关联分析结果发现,D的变化引起边坡局部失稳,CSI可控制边坡整体失稳.     

修正的Mohr-Coulomb准则在重力坝建基面抗滑稳定分析中的应用

针对有限单元法在重力坝建基面抗滑稳定控制中量化标准缺失的问题,采用自适应隐式本构积分算法推导了修正的Mohr-Coulomb准则,通过ABAQUS编写成UMAT子程序,用于重力坝建基面抗滑稳定分析,并针对典型重力坝坝型选取常见下游坝坡率,应用强度折减系数法分析了同一网格尺寸下不同坝高对建基面屈服区的影响。结果表明,在对应建基面屈服区贯通率达到15%时的强度折减系数随坝高增加而降低,且在强度折减系数小于1.8时建基面的屈服范围与坝高呈正相关,强度折减系数为1.6时具有明显的线性关系,并结合工程实例验证了结论的可靠性。     

混凝土拱坝应力分析的有限元方法探讨

采用有限元法计算拱坝应力时,在拱坝近基础部位存在明显的应力集中,这对计算结果的评价带来了困难。为明确应力集中部位的真实应力水平,以大型分析软件ANSYS为平台,建立了拱坝三维有限元模型。针对同一模型,在相同荷载作用下,分别采用混凝土单轴强度准则(线性有限元法)和混凝土多参数强度准则(非线性有限元法)进行计算,并分析了非线性有限元法计算中参数ft值的敏感性。结果表明,两种方法所得的拱坝应力分布规律基本一致,而非线性有限元法可描述坝体在应力水平较大部位是否开裂。     

拱坝有限元三次等效应力计算方法与控制标准

针对现行拱坝规范中的有限元等效应力法假设应力沿径向线性分布,与拱坝实际应力分布不符的问题,基于最小二乘法采用三次多项式拟合拱坝主要应力分量,提出了拱坝三次等效应力计算方法。对小湾拱坝进行的网格敏感性分析表明,随着计算网格的加密,三次等效应力可收敛到稳定解,据此给出计算拱坝三次等效应力的有限元模型单元剖分方案;对比分析了4座已建拱坝的三次等效应力与线性等效应力后,提出了拱坝三次等效应力控制标准。     

Computational limit analysis of anisotropic axisymmetric shells

In this paper a numerical method is suggested for the limit analysis of axisymmetric shells using Hill's 1948 yield criterion. Since von Mises' condition is a special case of Hill's 1948 criterion, the new method can be applied to both the isotropic von Mises' material and the anisotropic Hill's material. By means of finite element techniques and the kinematic theorem for limit analysis, we introduce an efficient iteration algorithm to compute the upper bound of the collapse load. Numerical results of the limit analysis of cylindrical-conical-cylindrical combined shells subjected to internal pressure are presented by means of Hill's as well as von Mises' conditions. From the present investigation, some comments are made on the design of anisotropic pressure vessels of cylindrical-conical-cylindrical combined shells.     

基于计算机辅助工程(CAE)技术的凸轮轴应力分析

基于CAE的结构有限元技术,在对某高压喷油泵凸轮轴复杂受力情况作详细分析的基础上,对该凸轮轴的可靠性进行了校核.首先建立凸轮轴的三维实体模型,然后采用ANSYS进行有限元网格划分,施加载荷和边界条件,进行有限元计算.最后利用有限元结果计算喷油泵凸轮轴疲劳安全系数,可以得到该喷油泵凸轮轴是安全可靠的.     

基于强度折减的岩质边坡失稳判据的探讨

以锦屏水电站左岸某标段边坡为例,基于有限元强度折减法的基本原理和破坏准则,提出了综合特征点位移增量与折减系数增量的比值关系曲线与迭代次数突变准则编制有限元程序计算边坡的安全系数。计算结果表明,两种失稳判据较吻合,误差仅为1.3%,位移突变与收敛合理,该判据正确、适用。     

某三缸汽油机气缸盖三维有限元分析

以某三缸汽油机气缸盖为研究对象,通过建立了的气缸盖、机体、气缸垫等零件三维有限元组合模型,使用有限元分析软件ANSYS,在考虑各组件接触关系的基础上,对该气缸盖在预紧工况及爆发工况时(加载温度场)分别进行了三维有限元计算分析。计算结果显示:在预紧工况,该气缸盖变形主要由螺栓拧紧产生;在爆发工况,最高燃烧压力对该汽油机气缸盖应力、变形影响不大;在热负荷作用下,该气缸盖某些区域相对预紧工况应力变化较大,易发生低频疲劳失效。     

柴油机附件托架模态计算的收敛分析探讨

运用I-DEAS 11软件对柴油机附件托架进行了实体建模,并用化圆为方的方法对其模型进行了简化,对简化和未简化的模型进行了有限元模态分析比较和收敛分析,结果表明,单元尺寸定义为15 mm时具有最佳的有限元求解精度,但由于单元尺寸较小而造成求解规模增大,致使整机的有限元计算成本增加,故采用单元尺寸为20mm进行整机有限元分析,具有较高精度且能保证工程计算要求.     

土石坝点式测压管资料反演分析模型

在土石坝渗流有限元计算固定网格法（变形单元法）的基础上,用贝塞尔函数推导出点式测压管排水过程,并将两者耦合成点式 压管资源反演分析模型。