海上柔直换流阀塔运行期间的振动性能研究

海上换流阀在运行期间的安全性关系到海洋风电的有效输送.为研究支撑式海上换流阀塔运行期间的结构响应,依据某工程中的海上柔直换流阀建立有限元模型,通过模态分析和时程分析,研究了换流阀塔的自身振动特性和在环境荷载作用下的动力响应.结果表明,换流阀塔弱轴振动方向为连接前后两个单塔的方向,外荷载作用下将在此方向产生较大动力响应,...     

基于混凝土率相关损伤模型的重力坝地震动超载响应分析

本文通过在损伤张量中引入应变率的影响，提出了应变率相关的混凝土弹塑性损伤模型，用来模拟混凝土材料在动力工况下的力学行为。利用此模型对一重力坝进行了地震动超载响应分析，分别从损伤断裂程度和层面抗滑稳定两个方面对坝体进行了安全评价。结果表明，由于地震荷载引起的应变率在坝面的分布不同，坝面各处的动态性能变化不一致，由此引起的混凝土强度和刚度的变化对坝体的动力响应和安全评价有重要影响。     

基于速率相关混凝土损伤模型的高拱坝地震响应分析

不同应变率下混凝土受拉及受压的动力试验表明,混凝土的弹性模量、抗拉强度、抗压强度及相应的极限应变等重要参数与应变率和加载历史密切相关。根据已有试验结果,通过引入损伤张量随应变率的变化建立了应变率相关的混凝土非线性损伤模型,对300米级的高拱坝的地震响应进行了计算,并分析了拱坝应变率和拉、压损伤的分布规律。结果表明,由于地震荷载引起的应变率在坝面的分布不同,坝面各处的动态性能变化并不一致,由此引起的混凝土强度和刚度的变化,对于高混凝土拱坝的动力响应和安全性评价有重要影响。     

高坝抗震安全理论发展趋势研究

水电工程是我国绿色清洁能源开发利用和防洪减灾的关键基础设施,在我国未来很长一段时间内都是重大基建工程的重要组成部分。高坝作为水利水电枢纽的关键组成部分,其运行期间的抗震安全极其重要。本文全面评述了国内外高坝抗震安全的发展历史和现状,详细分析了目前高坝抗震安全研究中存在的问题,指出我国大坝抗震设计及其研究水平已经处于国际先进水平,但300 m级高坝抗震安全问题仍面临着诸多技术挑战,抗震设计的理念和方法没有实质性的突破,已难适应发展迅速的高坝建设实践,可能随着建设工程进入运行阶段而带来隐患。针对目前现状,本文分4个方面阐述了高坝抗震安全研究今后的发展趋势和关键科学问题,明确了重点研究方向,为国家重大工程建设和可持续发展相关决策提供参考。     

细观夹杂理论预测湿态混凝土抗压强度

采用复合材料细观力学方法,探讨各种组分不同体分比、不同孔隙率及不同饱和度情况对湿态混凝土力学性能的影响。混凝土材料各相组分包括:粗骨料、水泥砂浆、活性孔隙和非活性孔隙,其中活性孔隙湿态情况下将由自由水填充。将两类孔隙和水泥砂浆作为等效基体,粗骨料作为硬化夹杂,基于等效夹杂理论和Mori-Tanaka平均场的思想建立了一类双重夹杂模型。并结合细观断裂力学方法建立了综合考虑多种因素的统一的混凝土单轴压缩强度公式,通过参数分析反映各种因素对材料抗压强度的影响。理论分析结果表明:混凝土强度由骨料或水泥砂浆基体中较弱的一相所控制;与干燥混凝土相比,孔隙水的存在将导致湿态混凝土抗压强度降低;理论结果与试验观测现象相一致。     

考虑节理岩体强度各向异性的最危险滑动面搜索

针对实际岩体中节理裂隙的分布特征, 为了找准岩体破坏性滑动面的位置，在考虑节理岩体强度各向异性的基础上，提出了重力坝坝基滑动面自动搜索算法，并基于ABAQUS和FORTRAN平台，开发了针对有限元分析结果的重力坝坝基滑动面自动搜索程序。该程序由有限元结果导入、滑动面搜索2个模块组成。采用该算法，对坝基基岩中含有不同节理裂隙分布特征的重力坝在地震动荷载作用下的深层滑动面进行了实例验证。结果显示，该搜索方法得到的滑动面同有限元法得到的屈服区相吻合，证实了该滑动面搜索程序的可行性和可用性。     

框架结构群体震害易损性快速评估研究

钢筋混凝土框架结构作为城镇中使用最广泛的建筑之一,在汶川地震中不同使用用途框架表现的抗震能力差异较大,因此建议在地震震害评估中,应将结构按结构型式和使用用途进行分类。在此分类基础上,研究出一种简便实用的地震群体易损性分析方法,不需要了解结构详细力学参数,影响结构抗震能力的主要因素参数从房屋普查资料中即可获得,将模糊相似理论引入到群体易损性分析中,并与能力谱方法相结合应用于框架结构中,可在震后第一时间快速评估出不同使用用途的框架群体的震害情况,分析结果满足精度要求。最后,以某地区工业类框架结构为例,得到了该类框架结构的易损性矩阵,验证了方法的实用性和准确性。     

带有竖井的输水隧道地震响应分析

由于受应力集中及外形发生变化的影响,对于带有竖井的输水隧道,其在地震荷载作用下的应力、变形特性与一般输水隧道存在明显不同。采用基于势的流-固耦合运动方程建立了带有竖井的输水隧道有限元模型,考察其对于地震输入的响应。计算结果表明,由于应力集中,在竖井与隧道接头段,主应力最大;对于隧道段与竖井段,其主应力基本相同,但比不带竖井的隧道主应力要大;地震激励方向的位移最大值发生在隧道段。     

应用遗传算法搜索碾压混凝土坝滑动面的研究

通过对高碾压混凝土坝进行有限元仿真分析得到坝体应力场,将坝体抗滑稳定安全系数与遗传算法的适应度函数相联系,利用遗传算法搜索不同层面力学参数下的临界滑动面,得到碾压混凝土坝滑动面形状随抗剪强度指标的变化规律以及地震动超载对滑动面形状的影响。结果表明,当抗剪断参数较小时,坝体的破坏趋近于层面剪切破坏,随抗剪断参数的增大,滑动面形状接近于常态混凝土坝的滑动面。     

针对三维有限元数据场的精确后处理算法

为了描述有限元模型中数据场的分布规律，发展与完善了基于单元局部插值的母单元绘制算法，提出了以高斯积分点作为插值基准点的有限元应力云图绘制算法，并给出了具体的基于母单元的等值线绘制算法．与传统三角形算法做系统的比较表明，文中算法使有限元后处理功能充分达到了有限元数值分析的精度，尤其针对高阶插值数据场有更好的效果．