颗粒增强复合材料的扩展有限元模拟方法

摘要：为了简化颗粒增强复合材料的单元划分问题,采用扩展有限元的富集技术模拟材料的非均质性。在扩展有 限元理论框架下,无须严格按照材料的几何边界划分计算网格,从而使单元划分十分简便。利用水平集函数来表 征夹杂材料的几何界面,并构造富集函数以修正与材料界面相交单元的形函数。对于包含多种材料的单元,只需 要进行单元分解,分区域形成单元刚度矩阵。阐述了扩展有限元位移模式的构造,支配方程的建立以及数值积分 方案等。最后,分别应用扩展有限元和常规有限元方法模拟了单轴受拉的颗粒增强材料,计算结果表明扩展有限 元方法是简     

混凝土水力劈裂试验研究

本文采用改进后的楔形劈拉试验密封装置进行了有(无)水压作用下的混凝土(水力)劈拉试验。设计的密封装置通过特制的夹具、硅胶板来实现密封水的作用,以承受施加在混凝土试件预制缝的外部水压力。试验表明,本文设计的密封装置对混凝土试件断裂参数的影响相对较小。根据预埋在裂缝尖端水压力传感器记录的数据,拟合并总结出混凝土试件缝面水压力在不同阶段的分布情况及一般规律。试验结果表明,不论是慢速加载还是快速加载,当水稳定进入裂缝时,缝面水压分布曲线主要由直线段和抛物线段两部分组成;慢速张开情况下裂缝口的水有足够的时间流入裂缝内,快速张开时缝内水的运动明显有滞后性。当慢速与快速加载作用达到相同的裂缝张开宽度时,慢速加载时缝面水压力是快速张开情况下的2~3倍。外水压对混凝土楔形劈拉失稳荷载影响较大,随着外水压的增大,试件的失稳荷载明显减小;快速加载下,失稳荷载比慢速加载时要有所增大。水力劈裂试件的扩展裂缝形状比较平直,而无水压作用时,试件劈裂扩展裂缝形状则有较多的曲折。     

亭子口水电站上闸首应力变形与抗滑稳定静动力分析研究

亭子口水电站上闸首坝基地质条件复杂,已查明至少含有6层控制性软岩层,其强度较低、分布面积较大,构成了上闸首可能发生深层滑动的地质背景.分别采用三维线弹性、平面非线性有限元法研究了上闸首的应力变形及抗滑稳定性.采用不同的屈服准则,分别运用应力代数和法和强度折减法计算建基面及各软岩层的抗滑稳定安全系数.结果表明,上闸首在静动力作用下其应力变形值均在合理的范围内,其深层抗滑稳定性是有保证的;采用强度折减法计算时,相同工况下采用DP1模型计算的强度折减系数比采用DP4模型的要大16%左右,但塑性区的发展过程相差不大.     

基于环境激励的平原水库动力特性及动弹模反演研究

南水北调东线工程双王城水库为一典型的平原水库,基于环境激励下现场振动测试的实测数据,运用协方差驱动的随机子空间法并结合稳定图研究了双王城水库的动力特性,采用遗传算法进行了水库堤坝动弹性模量的反演分析。模态识别结果表明,双王城水库典型断面处基频范围为1.86~2.98 Hz,阻尼比范围为1.43%~3.67%,频率识别的阶次与环境激励的大小呈正相关趋势。反演结果表明,遗传算法联合ABAQUS软件可以高效地进行结构的参数反演,基于多方向实测频率联合反演的精度要高于单方向。对比依据多方向实测频率反演结果计算得到的频率值与实测值可以发现,各断面第一阶频率的误差均在4%以内,证明了反演分析结果的正确性。因此,模态识别成果和参数反演结果可以为类似平原水库的动力分析提供参考。     

梅花周边缝拱坝的破坏形式分析

对福建梅花周边缝拱坝安全度和破坏形式进行分析和模拟，表明该坝实际容许水深只有20.8m，溃坝前一直处于超载状态，大坝在水荷载作用下，岸坡坝段上滑引起河床坝段上抬，温升作用增加了上抬值，这种上抬对周边缝拱坝的整体稳定是不利的，破坏时先是周边缝岸坡部分和下部拉坏和剪坏，然后拱坝中部出现上抬坡坏和坝肩发生剪切破坏，最终在库水作用下左，右坝体发生沿缝面的滑移和绕坝肩的转动破坏，此与实际破坏形式较为一致。     

设缝高拱坝的破坏机理研究

对设周边缝，底缝高拱坝的破坏机理进行了阐述，采用增大水重度和降低坝基交界面或缝面材料强度储备两种方法；对未设缝高拱坝，设部分周边缝高拱坝和底缝高拱坝的破坏形式。破坏过程进行研究，寻找设缝拱坝的可能破坏形式和破坏机理，研究结果表明，三种坝型的整体安全度由大到小的顺序为未设缝拱坝，部分周边缝拱坝和底缝拱坝，破坏均是从坝体与垫座交界面上游侧开始开裂，向下游扩展，最终下游侧屈服破坏。     

混凝土坝抗震加固中钢筋混凝土的动力本构模型

基于复合材料细观力学和混凝土塑性损伤理论,针对混凝土坝抗震钢筋的分布形式和钢筋混凝土材料的力学特征,提出了钢筋单方向分布情况下钢筋混凝土材料的等效模量、等效强度的简化公式,在此基础上建立了整体式钢筋混凝土动力本构模型,并以Koyna坝为例,根据配筋前坝体的地震塑性损伤分析设置了配筋方案,分别运用整体式和分离式钢筋混凝土动力本构模型对该坝进行配筋计算,并进行了三维非线性地震响应时程分析,得到了两种不同配筋条件下坝体的拉应力损伤因子分布及坝顶动位移响应。结果表明,两种模型计算结果比较接近,配筋抗震措施能够明显地减小坝体损伤区的范围,整体式钢筋混凝土动力本构模型在满足计算精度的前提下可提高计算效率、简化模拟计算。