基于扩展有限元法的混凝土重力坝裂纹扩展研究

针对混凝土重力坝裂纹开裂扩展问题,基于扩展有限元(XFEM)理论,以Koyna大坝为例,分别建立基于附加质量法和无质量地基法的传统抗震分析模型和基于流固耦合法和粘弹性边界法的新型抗震分析模型,并针对两种模型进行线性时程分析和非线性裂纹扩展模拟分析。结果表明,以流固耦合法和粘弹性边界法建立的坝体-地基-库水抗震分析模型的动力峰值响应整体减小了约30%;传统模型的裂缝张开位移有一定程度的夸大,基于流固耦合法和粘弹性边界法建立的坝体-地基-库水抗震分析模型的裂纹扩展路径与实际振动台试验结果更接近。     

江坪河坝溢洪道预应力中墩应力分布特性

基于线弹性三维有限元方法,对江坪河水电站溢洪道控制段中墩进行了整体空间应力与变形分析,得到了其典型工况下的应力与位移分布规律.根据有限元计算结果,评价了中墩混凝土结构的预应力效果,最后探讨了锚块底部与相应闸墩顶面两种不同接触方式对结果的影响.结果表明:位移峰值出现在闸墩顶部;锚块耳朵、门槽底部、预留平孔处容易出现较大拉应力,但作用范围不大;中墩预应力效果明显;预留平孔周边应力具有局部特性;分离式模型和整体式模型计算的结果相差不大     

求解无限域动力刚度矩阵的双渐近算法

采用连分式算法可以有效地求解无限域动力刚度表示的比例边界有限元方程, 它具有收敛范围广、收敛速度快等优点. 该文在高频渐近连分式算法的基础上考虑了低频渐近, 发展了一种针对矢量波动方程的双渐近算法. 随着展开阶数的增加, 双渐近算法可以在全频域范围内快速逼近准确解. 引入了系数矩阵?X(i)来增强连分式算法的数值稳定性. 通过在高频极限、低频极限时满足动力刚度表示的比例边界有限元方程, 建立了递推关系以求得动力刚度矩阵. 通过二维半无限楔形体、三维均质弹性半空间数值算例表明, 双渐近算法比单渐近算法更稳定、优越.     

基于均匀设计的边坡稳定性敏感性分析

在边坡敏感性分析中,试验方法的选择对试验次数和试验效果起决定作用。均匀设计能使试验点在试验范围内均匀分布,将此试验方法引入到边坡敏感性分析中,可以大大减少试验次数,获得较好的试验效果。以一均质土坡为例,选取容重、内摩擦角、黏聚力、坡角、地震加速度等5个因素来设计数值试验,对边坡进行了敏感性分析。结果表明,在常见的均质土坡或松散堆积体岩土质边坡中,黏聚力、坡角和内摩擦角为最敏感因素;在抗震设防烈度为7度以下的一般岩土体地区,土的重度和地震加速度为不敏感因素。该结论对边坡的综合治理、安全监测和灾害预报具有一定意义。     

缅甸YEYWA重力坝电站进水口坝段结构分析

基于线弹性三维有限元法,采用ANSYS有限元软件,就YEYWA碾压混凝土重力坝电站进水口坝段的坝体以及进水口两端面利用国内的水利标准,对其分别进行了静力与动力响应分析,研究了该坝段的位移和应力分布情况,并基于极限状态设计原则,对各工况下的坝踵、坝趾应力极限状态进行了验算.结果表明:各种工况下,坝体位移变化符合常规规律,应力基本满足抗拉、抗压要求,且抗压具有较大的安全裕度,该进水口坝段满足抗震要求.     

不同初始孔隙水压力下混凝土动态力学特性

为研究不同初始孔隙水压力下混凝土动态力学特性, 利用10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴仪进行不同初始孔隙水压与不同加载速率下的混凝土常三轴试验。结果表明:不同围压下, 混凝土内部孔隙水压的变化规律可分为迅速变化、缓慢变化和趋于稳定3个阶段。不同应变速率下, 混凝土峰值应力随初始孔隙水压的增大逐渐增大, 高应变速率提高了初始孔隙水压力对混凝土峰值应力的影响; 初始孔隙水压力在较大程度上提高了混凝土峰值应力的率敏感性。不同初始孔隙水压力下, 混凝土峰值应力随应变速率的提高逐渐增加。依据试验数据, 基于Weibull统计理论模型构建了混凝土水环境下的经验率型本构方程, 对不同初始孔隙水压下混凝土常三轴动态压缩应力-应变曲线进行描述, 拟合效果良好。这证明所建模型可用来描述不同工况下混凝土应力-应变全曲线及损伤变化规律。     

单轴压缩下混凝土的能量演化规律

为研究混凝土在破坏过程中的能量演化规律,对混凝土试件在不同侧应力(0,0.1f_c,0.3f_c,0.5f_c)、不同应变速率(10^-5/s,10^-4/s,10^-3/s,10^-2/s)下进行循环加-卸载试验,得到单轴压缩下输入总能量、弹性能和耗散能随应变增长的演化和分配规律。试验结果表明:在整个加载阶段,应变速率为10^-5/s及10^-4/s时,混凝土输入总能量、弹性能、耗散能都随应变的增大而先增大后减小;应变速率为10^-3/s及10^-2/s时,混凝土输入总能量、弹性能、耗散能都随应变的增加而逐渐增加;在相同侧应力下,应变速率增大,混凝土在破坏时积聚的能量和混凝土的储能会增加;混凝土达到储能极限时弹性能比例最小为30%,而最大为58%;在应变速率相同时,混凝土的储能极限随着侧应力的增大而增大,侧应力会抑制裂缝的发展;在侧应力为(0.1,0.3)f_c时,混凝土的弹性能密度随侧应力增大呈线性增大。研究成果有助于研究人员了解混凝土的破坏过程。     

龙滩水电站拐弯坝段设计方案三维有限元分析

龙滩水电站左岸拐弯坝段坝基面高差起伏大,坝体形状不规则,受力情况复杂,为检验该坝段是否适合增设小机组．采用线弹性三维有限单元法,对左岸拐弯坝段设和不设小机组进水口两种结构方案下,大坝在各种荷载组合作用时的受力情况进行比较分析,从而为该坝段设计提供依据,对类似工程具有一定的参考意义。     

龙滩碾压混凝土重力坝有限元分析研究

为了全面掌握龙滩碾压混凝土重力坝在各种荷载组合下,大坝、特别是坝内孔口周边的应力状况,坝趾、坝踵及层面上、下游的应力、应变状况,采用有限元[1,2]对龙滩碾压混凝土重力坝两种设计坝型在各种静、动荷载作用下的应力和变形进行了计算分析,得出了坝体的位移场和应力场;采用传统的材料力学法对静荷载工况和反映谱法、时程动力法对动载工况的计算成果分别进行了验证,说明有限元分析成果的正确性和合理性.     

考虑键槽咬合作用的高拱坝非线性横缝模型研究EI北大核心CSCD

为了精确模拟高拱坝横缝键槽在地震作用下的力学响应,研究了高拱坝横缝键槽咬合作用,并构建了一种带附加切向弹簧刚度的平缝模型。通过调节平缝模型的附加切向弹簧刚度系数可以实现与精细化模型精度相当的咬合作用,并探讨了该模型附加切向刚度系数的取值及其稳定性。将锦屏一级高拱坝作为工程算例,重点研究了键槽咬合作用对横缝的法向开度和切向位移的影响。结果表明:联结单元引入到动接触边界模型,不仅能较好地模拟键槽咬合作用,而且能改善单一动接触力模型的两侧坝体互相嵌入。键槽咬合作用能够加强拱坝的整体性,有效地限制横缝的切向位移,并使横缝的法向开度小幅降低。