由于混凝土重力壩壩踵裂縫通常承受高水頭壓力作用,加劇裂縫擴(kuò)展,對(duì)壩體安全極為不利�？紤]壩踵裂縫面承受的水壓荷載,開展重力壩壩踵裂縫擴(kuò)展分析,對(duì)提高大壩運(yùn)行管理及安全評(píng)估具有非常重要的工程意義。擴(kuò)展有限元法是一種在不連續(xù)問題分析上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的數(shù)值方法,可通過選擇不同的增強(qiáng)函數(shù)構(gòu)建位移場(chǎng)以滿足具體問題的需要,使近似函數(shù)的形式與網(wǎng)格劃分互相獨(dú)立,避免裂縫擴(kuò)展過程中的網(wǎng)格重構(gòu)。本文應(yīng)用擴(kuò)展有限元法對(duì)在縫面水壓作用的重力壩壩踵裂縫進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,其主要研究內(nèi)容如下:（1）研究以斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)的擴(kuò)展有限元法基本原理,推導(dǎo)適用于水力劈裂分析的擴(kuò)展有限元法控制方程;研究了考慮縫面水壓荷載作用的應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算方法及動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算方法,并開發(fā)了計(jì)算程序。通過后續(xù)模擬結(jié)果與文獻(xiàn)結(jié)論對(duì)比,證明本文計(jì)算方法的適用性和有效可靠性。（2）基于擴(kuò)展有限元法,構(gòu)建了在縫面水壓作用下的重力壩壩踵裂縫數(shù)學(xué)模型。利用該模型對(duì)靜水壓力作用下,縫內(nèi)水壓分布形式、基巖與混凝土壩體的彈模比及初始裂縫長度對(duì)壩踵裂縫的影響進(jìn)行了計(jì)算分析,結(jié)果表明:隨著初始裂縫長度及壩基與壩體彈模比的增加,裂縫逐漸向壩基面擴(kuò)展,裂尖應(yīng)力強(qiáng)度... 

【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

增強(qiáng)函數(shù)節(jié)點(diǎn)集此時(shí)，式（2.7）可以寫為

iyiixiiyFFNFFNFF,,,()()0() ( 求解過程如下：增強(qiáng)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)為 FFNxNxFiIiI ()())()xxx yFyrrFyFxFxrrFxF y）表示裂尖局部笛卡爾坐標(biāo)系，如 cos1sin1cossinxryryrxr，，

擴(kuò)展有限元法及斷裂力學(xué)理論元法建模，進(jìn)行網(wǎng)格剖分時(shí)不需要考慮裂縫的和裂縫位置關(guān)系確定增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)和增強(qiáng)類型。在集方法、直接坐標(biāo)法來描述、追蹤強(qiáng)弱間斷面本思想是利用高一維空間的水平集函數(shù)表示強(qiáng)實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)弱間斷面的分析與跟蹤。，裂縫兩側(cè)的待解區(qū)域通常不是完全獨(dú)立的兩部水平集函數(shù) 和切向水平集函數(shù)Ψ來描述裂縫般采用符號(hào)距離函數(shù)。法向水平集函數(shù)在裂縫函數(shù)值取值為正，另一側(cè)取值為負(fù)。切向水平向?yàn)榱�，且沿裂縫面切向方向變化。的確定

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于擴(kuò)展有限元法對(duì)土體滑坡破壞過程的模擬[J]. 王翔南,李全明,于玉貞,喻葭臨,呂禾.  巖土力學(xué). 2019(06)
[2]縫水壓力和裂縫面接觸條件對(duì)重力壩裂縫擴(kuò)展影響[J]. 龐林,林皋.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2017(05)
[3]壩基界面在非線性水壓力驅(qū)動(dòng)下的非線性斷裂過程模擬[J]. 鐘紅,林皋,李紅軍.  工程力學(xué). 2017(04)
[4]基于有限斷裂法和比例邊界有限元法的裂紋擴(kuò)展模擬[J]. 鐘紅,牟昊,張文宣.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[5]基于變形離散元法的重力壩地震開裂分析[J]. 楊利福,常曉林,周偉,程勇剛,馬剛.  振動(dòng)與沖擊. 2016(07)
[6]考慮流固耦合效應(yīng)的重力壩水力劈裂模擬[J]. 王克峰,章青,夏曉舟.  應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2015(09)
[7]基于預(yù)插黏性界面單元的Koyna重力壩強(qiáng)震破壞過程分析[J]. 徐海濱,杜修力,楊貞軍.  振動(dòng)與沖擊. 2014(17)
[8]擴(kuò)展有限元法節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)類型的確定[J]. 余天堂,龔志偉.  巖土力學(xué). 2013(11)
[9]巖石與混凝土界面斷裂特性的試驗(yàn)研究[J]. 丁濤,鐘紅,林皋.  水利與建筑工程學(xué)報(bào). 2013(05)
[10]動(dòng)載下縫端應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算的擴(kuò)展有限元法[J]. 江守燕,杜成斌.  應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2013(06)

博士論文
[1]巖石破裂過程的擴(kuò)展有限元法研究[D]. 師訪.中國礦業(yè)大學(xué) 2015

碩士論文
[1]基于有限斷裂法的重力壩裂紋擴(kuò)展模擬[D]. 牟昊.大連理工大學(xué) 2016
[2]遼寧葠窩水庫溢流壩段裂縫狀態(tài)下地震反應(yīng)分析[D]. 宋曰良.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[3]混凝土重力壩裂縫擴(kuò)展過程的數(shù)值模擬[D]. 鄧濤.大連理工大學(xué) 2009



本文編號(hào)：2949847