高拱坝坝基断层加固力研究

高拱坝坝基断层的处理是拱坝建基面设计中重要的一环,该处应力复杂,确定置换体、锚固体所应承受加固力比较困难。本文运用变形加固理论对高拱坝坝基断层的加固机理进行研究。变形加固理论揭示了自承力、加固力、外荷载、结构稳定性和变形之间内在的联系,指出在给定外荷载作用下,结构的加固区域就是出现不平衡力的区域,为抑制破坏所需加固力即为不平衡力的反向力。研究结果表明:坝基断层为不平衡力集中区,断层的不平衡力与断层受力相比为小量,但它关系到断层的稳定性;不平衡力的大小、方向和分布有助于确定断层的加固区域及制定合理的加固方案。     

改进的三维多重网格法及其工程应用

本文针对多重网格强度校核方法中的不足之处--滑面子结点应力的有限元网格依赖性,提出了相应的改进方法.改进方法把滑面网格结点作为虚拟的高斯点,其应力的计算方法与有限元中高斯点应力的计算方法相同.改进的方法在继承原方法特点的同时,比原来的方法具有更好的理论基础.数值算例分析表明改进方法中子网格结点应力的取值更为准确可靠,降...     

SSOR-PCG方法在高拱坝整体大规模弹塑性有限元分析中的应用

我国目前设计和在建高拱坝地质情况复杂，因此需要对高拱坝进行专门研究，高拱坝整体行大规模弹塑性有限元分析是其方法之一。本文在岩土材料常用的D-P准则本构积分特性的基础上，利用其不用形成弹塑性刚度矩阵的特点，将对称超松弛预处理共轭梯度法(SSOR-PCG)应用于高拱坝整体大规模弹塑性分析。两个数值实例验证了SSOR-PCG方法用于弹塑性有限元计算的正确性和可行性。工程实例表明SSOR-PCG方法适宜应用于在个人计算机上对高拱坝整体大规模弹塑性有限元分析，满足计算速度和计算规模的要求。     

岩体次级结构模拟的材料力方法及有限元实现与应用

 针对现有岩体次级结构模拟的等效方法和直接离散方法存在的缺点,从复合材料力学的角度出发,提出次级结构模拟的材料力方法。该方法中,岩石被看成基质,次级结构被看成夹杂。次级结构的力学效果以由本征应变产生的材料力得以体现。在分析计算弹塑性力学实质的基础上,以有限元方法为数值平台,通过提出双重网格法将材料力方法融合于弹塑性有限元分析中。与等效连续介质力学方法相比,材料力方法不仅可以考虑次级结构与岩石变形性质的差异,同时还可以考虑次级结构与岩石强度性质的差异;与直接离散的数值模拟方法相比,材料力方法的子域积分网格完全独立于有限元网格,因此它可降低分析域前处理离散的困难。另外,弹塑性有限元与材料力方法具有相同的实质——逐步求取本征应变引起的材料力。因此,材料力方法在保证原有有限元方程规模不变的前提下尽可能将额外计算开销极小化。2个算例表明材料力方法的有效性和可行性。     

对称超松弛预处理共轭梯度法在高拱坝整体大规模弹塑性有限元分析中的应用

本文在岩土材料常用的DP准则本构积分特性的基础上,利用其数值分析时不用形成弹塑性刚度矩阵的特点,将对称超松弛预处理共轭梯度法(SSORPCG)应用于高拱坝整体大规模弹塑性分析。两个数值实例验证了SSORPCG方法用于弹塑性有限元计算的正确性和可行性。实际应用表明,该方法在内存10GBytes的个人计算机上可以实现达1百万个计算自由度的三维高拱坝整体大规模弹塑性有限元分析。与直接方法相比,无论在计算规模还是计算速度,预处理共轭梯度法更适宜于大规模弹塑性有限元分析。     

适宜PCG方法的水工结构有限元刚度矩阵形成、组集和存储的新方法

针对水工结构有限元分析中刚度矩阵存储量大且易变动的特点,在分析目前常用的预处理共轭梯度法（PCG）算法特性基础上,提出适宜于PCG方法的水工结构有限元刚度矩阵形成、组集和存储的新方法.该新方法中,以＂节点＂为中心的刚度矩阵形成方法取代以＂单元＂为中心的刚度矩阵形成组集方法.针对预处理共轭梯度法中零元素不参与计算,提出只需存储非零元素及其在总体刚度矩阵的相应位置的记位存储策略.与传统方法相比,新方法在形成、组集时间和存储规模上均能更好地满足PCG算法的需求.