發(fā)布時間：2017-06-10 19:05

  本文關(guān)鍵詞：基于多邊形比例邊界有限元的重力壩地震斷裂問題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：混凝土重力壩具有結(jié)構(gòu)簡單和地質(zhì)條件適應(yīng)性好等特點,是世界水電建設(shè)中的主要壩型。由于壩體的溫度變化、地基的不均勻變形等原因,大壩通常是帶裂縫工作的。當遭受地震等極端荷載時,裂紋是否穩(wěn)定成為影響大壩安全的重要因素。本文基于多邊形比例邊界有限元法(Polygon SBFEM)提出了一種重力壩在地震荷載下開裂過程模擬的數(shù)值模型。具體內(nèi)容如下：(1) SBFEM有降維和半解析求解的特點,此方法在應(yīng)力強度因子求解問題上的適用性及優(yōu)越性,早有學者對其進行了驗證。但網(wǎng)格重剖分技術(shù)在裂紋擴展問題研究中還存在一些問題。本文引入的多邊形單元可對不規(guī)則結(jié)構(gòu)進行較快且精確地網(wǎng)格剖分,大大降低了對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格重剖分難度。同時,本文引入的局部網(wǎng)格重剖分技術(shù)只對裂紋擴展路徑上的局部區(qū)域進行重剖分,大大降低了計算工作量。多邊形單元和局部重剖分策略可使裂縫擴展過程的模擬非常靈活、便捷。(2)為驗證此模型的有效性和高效性,本文模擬了Koyna大壩在超載水頭作用下的裂紋擴展過程,并對網(wǎng)格密度、裂縫擴展步長等因素作了敏感性分析。模擬所得裂縫擴展路徑和荷載位移曲線與現(xiàn)有文獻結(jié)果一致。同時,本模型僅用粗網(wǎng)格即獲得了滿意的精度,且計算結(jié)果對裂縫擴展步長及網(wǎng)格密度不敏感。說明此模型適用于實際大壩工程的斷裂分析。(3)在動態(tài)裂紋擴展過程模擬中,不僅荷載隨時間變化,斷裂韌度也隨裂紋擴展速度變化。以三點彎曲試件為例,模擬了其在受沖擊荷載作用下的動態(tài)裂紋擴展過程,并與其它方法進行了比較。目前,混凝土材料的動態(tài)斷裂韌度尚未有統(tǒng)一的變化規(guī)律。鑒于此,在對Koyna重力壩進行地震斷裂過程模擬時,動態(tài)斷裂韌度取為常數(shù)。文中給出了大壩的裂紋擴展路徑、應(yīng)力強度因子和位移等的時程變化規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：比例邊界有限元 多邊形單元 重力壩 裂紋擴展
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TV642.3;TV313
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-22
• 1.1 選題背景及意義8-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-21
• 1.2.1 國內(nèi)外斷裂力學研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國內(nèi)外斷裂力學新進展12-14
• 1.2.3 動態(tài)斷裂理論及其在混凝土壩中的應(yīng)用14-16
• 1.2.4 重力壩地震斷裂數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.5 多邊形比例邊界有限元的發(fā)展現(xiàn)狀19-21
• 1.3 本文主要工作21-22
• 2 多邊形比例邊界有限元及其在斷裂問題中的應(yīng)用22-38
• 2.1 多邊形比例邊界有限元基本原理22-30
• 2.1.1 多邊形單元的生成22-23
• 2.1.2 多邊形比例邊界有限單元23-24
• 2.1.3 多邊形比例邊界有限元法基本方程24-30
• 2.2 應(yīng)力強度因子的求解30-33
• 2.2.1 應(yīng)力強度因子的定義30
• 2.2.2 基于位移、應(yīng)力插值的應(yīng)力強度因子求解30-32
• 2.2.3 廣義應(yīng)力強度因子32-33
• 2.3 裂紋擴展準則33-35
• 2.3.1 最大環(huán)向應(yīng)力準則34
• 2.3.2 最大能量釋放率準則34-35
• 2.3.3 最小應(yīng)變能密度準則35
• 2.4 局部網(wǎng)格重剖分技術(shù)35-36
• 2.5 本章小結(jié)36-38
• 3 重力壩靜態(tài)裂紋擴展過程模擬38-48
• 3.1 大壩響應(yīng)求解過程38-40
• 3.2 Koyna大壩靜態(tài)裂紋擴展模擬40-47
• 3.2.1 模型40-41
• 3.2.2 網(wǎng)格密度敏感性分析41-43
• 3.2.3 裂紋擴展步長敏感性分析43-44
• 3.2.4 與文獻結(jié)果的比較44-47
• 3.3 本章小結(jié)47-48
• 4 動態(tài)裂紋擴展過程模擬48-63
• 4.1 動態(tài)應(yīng)力強度因子的求解48-49
• 4.2 三點彎曲試件動態(tài)裂紋擴展過程模擬49-52
• 4.2.1 模型49-50
• 4.2.2 動態(tài)應(yīng)力強度因子時程分析50-51
• 4.2.3 沖擊荷載作用下的位移分布51-52
• 4.3 重力壩地震裂紋擴展問題研究52-62
• 4.3.1 多邊形比例邊界有限元法在地震斷裂模擬中的應(yīng)用53-54
• 4.3.2 Koyna重力壩工程概況及計算模型54-56
• 4.3.3 壩頂響應(yīng)時程分析56-58
• 4.3.4 應(yīng)力強度因子時程分析58
• 4.3.5 裂紋擴展路徑模擬58-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 5 結(jié)論與展望63-66
• 5.1 本文結(jié)論63-64
• 5.2 研究展望64-66
• 參考文獻66-72
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況72-73
• 致謝73-74

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號：439539