有厚度节理单元的开发与应用

开发了一种三维非线性的有厚度节理单元软件进行有限元分析,同时引入了法向和切向的双曲线模型模拟接触面的压紧、滑移和张开.通过滑块模型验证了有厚度节理单元应力和变形的非线性,并在Hardfill坝混凝土面板分析中采用该单元模拟面板与Hardfill坝体材料间的接触面和面板结构缝模拟接触面的变形、周边缝和竖缝的张拉与剪切变形.计算结果合理,效果明显.     

双列复速级轮系振动特性的三维有限元法

采用三维８节点等非协调单元离散叶片和轮盘,建立了以列复速级轮系振动的有限元计算模型。运用接触罚单元方法处理了叶片和叶轮的连接及叶根支承柔度问题,依据上述有限元模型编制了双列复速级轮系的三维网络剖分程序和轮系振动特性有限元计算程序,通过对实例的计算分析,并与实测值比较吻合良好。     

一种对整体曲轴有限元分析模型的改进

本文以六缸机的整体曲轴为算例，建立了以接触单元为支承的整体有限元分析模型．通过选取适当的受力条件，改进约束条件加入接触单元，得到了一种整体曲轴有限元分析的改进模型并在微机上通过ANSYS平台完成了计算．计算结果表明该模型具有更好的实用价值，更能反映曲轴的支承情况，为进一步分析曲轴提供了新思路。     

基于BIM的面板坝动态设计方法研究及实践

面板坝在我国水利水电建设中应用广泛、发展迅速。针对面板坝常规设计的局限性，提出了基于BIM技术优化面板坝设计方法，通过可视化比选定线、结构参数化设计和模图表关联计量，实现了趾板定线动态比选、结构应力动态计算和坝体挖填动态决策，并分析了模型成果的数字化应用。进而将该方法应用于高坪桥水库面板坝设计，通过开发BIM插件、可视化编程和定制智能横断面，对趾板定线、BIM-FEM联合分析和分区计算起到了提质增效的作用；同时模型成果轻量化交付，支撑“高坪桥数字水库智慧应用”,发挥BIM全生命周期价值。     

拱坝有限元分析及GTSTRUDL应用研究

本文介绍了目前国内外用有限元法分析拱坝的现状及水平,从单元类型、动力及非线性分析、应用软件的开发等方面论述了拱坝有限元计算的价值及应用前景.提出了便于应用网格自动生成技术的统一力学模型及离散化方案,这种模型充分考虑了坝肩与基础变形对拱坝应力分布的影响以及坝体与坝基的整体结构作用,使用了三维六(五)面体二次曲边块体单元,具有较高的计算精度.首次把GTSTRURUDL CAE系统用于拱坝有限元分析取得了良好效果.表明,GTSTRUDL是拱坝应力分析的强有力工具,采用本文所建议的统一力学模型及方法,可提高拱坝计算的水平及效率.最后给出了工程算例并与拱梁分载法的结果作了比较.     

液压升降坝工作原理及结构性态分析

液压升降坝是一种新型的可升降活动的坝型,目前尚无设计规范。介绍了液压升降坝的结构、原理及特点,根据液压升降坝的结构特点和实际运行工作条件,采用弹性力学三维有限元法建立了三维有限元模型,计算分析了不同工况下升降面板及支承结构的应力和变形,并研究了其工作性态。结果表明,液压升降坝面板与坝后液压杆、支撑杆交接处几何形态发生突变,易产生应力集中,需设置合适的连接过渡装置以减小应力集中。     

混凝土面板堆石坝高趾墙动力性态计算研究

采用三维非线性动力有限元方法，对甘肃海甸峡水电站的面板堆石坝和高趾墙的动力反应特性进行计算研究．详细分析了高趾墙的动力应力变形规律，论证了该设计方案高趾墙布置的合理性。     

猴子岩超高面板堆石坝应力和位移非线性有限元分析

建立合理的三维有限元模型分析面板堆石坝的应力变形特性对于优化坝体设计、改进施工方法具有重要的意义。以猴子岩超高面板堆石坝为例,运用邓肯—张E-B模型建立了堆石体材料的本构模型,通过APDL参数化语言对邓肯—张E-B模型进行了二次开发,运用生死单元技术模拟了施工过程,利用ANSYS软件建立猴子岩面板堆石坝三维有限元计算模型分析了大坝蓄水期的应力和变形,并对蓄水期坝体位移的有限元计算值与水管式沉降仪的监测值进行了比较分析。结果表明,有限元计算得到的坝体位移、应力均满足安全要求,符合大坝变形的基本规律,实测值与计算值基本吻合,进一步验证了有限元计算值的可靠性,为优化设计和指导施工过程提供了可靠的依据。     

海甸峡面板堆石坝高趾墙性态计算研究

根据初步设计布置方案，对海句峡面板堆石坝及其高趾墙的工作性态进行三维有限元计算研究，详细分析了高趾墙的变形、应力等工作性态，论证了高趾墙设计方案的合理性。     

混合坝接头动力反应敏感性分析

选用等效线性本构模型模拟了土石坝材料动力特性,采用有厚度薄层接触单元模拟了混凝土坝与土石坝软接头接触面,并通过时程分析方法对规则侧墙式混合坝算例进行有限元动力计算,分析了接头处接触面动力反应对于接触面坡度变化的敏感性。     

董箐混凝土面板堆石坝地震响应特性研究

针对董箐混凝土面板堆石坝的抗震安全性要求,采用三维非线性动力有限元方法,考虑堆石料的动力非线 性及地震时坝体动水压力作用,采用等效线性模型求解坝体的地震反应,获得了该坝在EI-Centro地震波作用下及 峰值加速度时坝体和面板的加速度反应、位移反应、应力反应、垂直缝与周边缝位移反应及坝体地震残余变形等 地震动力反应特性,揭示了董箐面板堆石坝的地震反应规律与特点,分析了坝体的抗震安全性,论证了设计方案 的合理性。     

面板坝次堆石区力学特性对坝体变形协调的影响

以厦门抽水蓄能电站上水库面板堆石坝为研究对象,采用三维非线性有限元法和邓肯E-B模型,设计多组不同力学特性的主次堆石料组合,对比分析坝体变形及面板位移,探究蓄水期坝体各部位变形受堆石材料性能变化的影响程度。建议面板堆石坝主次堆石区变形协调的变形梯度极限指标为3%,同时以地震永久变形量作为抗震校核的指标。对于该工程,在现有填筑料的基础上,适当提高次堆石料力学性能,坝体坝轴线下游侧水平及垂直位移均显著降低,位移的极值部位向坝轴线靠近,高程略有上升;次堆石料的变形模量对面板的挠度影响不大。     

不同厂坝连接型式下的厂房稳定性分析

针对某坝后式水电站厂坝连接问题,建立了包括厂坝、基岩及其软弱结构带在内的整体有限元模型,并在分缝处设置以接触力为未知量的接触单元,采用有限元混合法研究了在自重、水压力、地震作用及泄洪振动下,不同厂坝连接型式下厂房受力变形特征、厂坝整体抗滑稳定性及厂房泄洪振动响应特性。结果表明,厂坝平缝连接既能有效改善厂房的静动力响应状态（应力、位移、加速度等）,又能提高厂房结构、机组正常稳定运行及厂坝整体抗滑稳定安全系数,具有一定的合理性和工程实际意义。     

观音岩电站厂坝静力接触分析

针对三维有初始间隙的接触问题,采用新的接触算法——有限元混合法研究了观音岩水电站混凝土坝和坝后式厂房在上下游水荷载作用下的相互作用。根据坝体和厂房之间不同分缝宽度和分缝高度的计算结果,得出了分缝大小对坝体、厂房变形和应力的影响,为结构分缝设置和安全性评价提供了依据。     

超高心墙堆石坝长期运行应力变形研究

鉴于超高心墙堆石坝的长期变形规律对其正常运行维护具有重要意义,基于广义塑性模型,综合考虑坝料流变和湿化特性,采用三维固结有限元法对300m级超高心墙堆石坝进行变形和应力分析,分别讨论了循环水荷载、坝料流变及湿化特性对大坝长期变形的影响。结果表明,三维固结有限元计算得到的坝体变形满足安全要求,符合土石坝变形基本规律;统一广义塑性模型可反映坝体心墙在循环加、卸载作用下的塑性变形累积现象,流变对超高心墙堆石坝的长期变形有重要影响;大坝长期运行过程中,上游坝壳的湿化特性所引起的大幅湿陷变形是后期沉降的主要原因,同时会导致坝体向上游倾斜;竣工期大坝心墙内存在一定的孔隙水压力,水库蓄水运行后,随着大坝变形趋于稳定,坝体应力分布亦趋于稳定状态。     

深覆盖层土石坝三维有限元应力应变分析

采用邓肯张E-B非线性模型对某深覆盖层坝基上沥青混凝土心墙土石坝进行了三维有限元应力应变分析,采用无质量地基模拟坝基和山体对坝体沉降变形和应力的影响,给出了深覆盖层上坝体的应力和变形特点,特别是沥青混凝土心墙上的应力、位移分布特点,为大坝的安全设计提供理论依据。     

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。     

浆砌石重力坝加高的温度应力分析

采用有限元三维仿真方法研究宝泉电站下水库大坝上游混凝土面板设置垂直纵缝对坝体应力分布的影响,对纵缝间距进行了温度应力的敏感性分析.结果表明,温度荷载是研究分缝方案的重要因素,当面板分缝距离大于10 m时缝距对上游混凝土面板最大应力值影响不显著.     

功果桥水电站导流洞进水塔与明拱段应力应变分析及止水变形控制

由于在导流洞进水塔与洞身段之间布置明拱段衔接,因而需在进水塔与明拱段间分缝并设置止水。为分析进水塔与明拱段间的相互作用机理和分缝位置止水的变形特征,结合功果桥水电站导流洞工程,以大型有限元分析软件ANSYS为平台,建立了包含导流洞进水塔、明拱段及基岩在内的三维有限元数值计算模型,采用面—面接触单元模拟进水塔与明拱段衬砌混凝土间的相互作用关系。计算结果表明,施工期与完建期间,进水塔与明拱段在底板位置接触;运行期间随水位的上升,进水塔与明拱段间的挤压力逐渐增大,接触范围由止水内侧逐渐扩大至整个接触面;封堵期间进水塔与明拱段完全接触,且止水最大变形量出现于顶部位置。     

基于有限元等效应力法的重力坝安全性分析

为消除重力坝角缘部位有限元应力失真的影响,采用数值方法对重力坝建基面的有限元应力进行积分,求得建基面上的轴力和弯矩,利用偏心受压公式计算出截面上的有限元等效应力分布。结果表明,有限元等效应力法可消除角缘部位的有限元应力失真现象,且不受网格尺寸的影响,计算结果和材料力学法具有相同的计算精度,得出的坝踵、坝趾应力结果可按《混凝土重力坝设计规范》规定的应力标准评价重力坝坝体安全度。