接触爆炸荷载作用下溢流坝的抗爆性能

以黄登重力坝的溢流坝为研究背景,考虑混凝土的高应变率效应,运用Lagrange-Euler耦合算法建立大坝-库水-空气-炸药全耦合数值模型,研究溢流坝在接触爆炸荷载作用下的抗爆性能。分析满库与空库时溢流坝在爆炸冲击波作用下的动力响应及损伤程度,并进一步研究满库时大坝在不同炸点的水下接触爆炸荷载作用下的动力响应及损伤分布。研究结果表明,满库时水下爆炸比空库时爆炸的动力响应及损伤程度大得多;溢流坝的抗爆薄弱部位主要集中在溢流道顶部及坝体上游折坡处。研究溢流坝的抗爆性能时应重点研究满库时水下爆炸对大坝的破坏特性。     

地震作用下高拱坝损伤开裂分析

采用应变率相关的砼非线性损伤模型模拟拱坝横缝,研究了砼非线性本构情况下整体拱坝与考虑分缝拱坝的应力响应和损伤开裂的特点与差别。对实际拱坝的地震响应分析表明,基于非线性砼模型的整体拱坝动力响应模型可以基本反映拱坝的实际应力分布情况。     

水下悬浮隧道锚索的动力分析

将悬浮隧道的锚索简化为受张力的梁,利用动力学方程和Morison方程,建立了锚索涡激振动方程,计算并讨论了锚索倾角、张力和长度的改变对其最大动剪力和最大动弯矩的影响.计算结果表明:在其他条件不变的情况下,锚索初张力和垂直深度的减小将引起其最大动剪力和最大动弯矩的增加,而锚索倾角的减小将引起其最大动剪力和最大动弯矩的减小;锚索的一阶固有频率与其初张力和倾角成正比例关系,与其垂直深度则成反比例关系.     

拟协调等腰梯形壳元显式几何刚度阵及屈曲分析

采用拟协调元方法推导了等腰梯形薄壳元的显式几何刚度阵，用于组合结构屈曲分析的计算，结果表明，这种单元的几何刚度阵收敛快、精度好。     

非网格重剖分模拟宏观裂纹体的扩展有限单元法(Ⅰ:基础理论)

基于有限元计算网格,扩展有限单元法通过建立特殊的广义节点插值形式来描述含裂缝体的不连续位移场,避免了有限元法模拟裂缝时需要的网格重划分。进而,本文从虚功原理出发,在有限元法框架内完整地推导了能模拟宏观裂纹力学场的扩展有限元法实现公式,在理论上更全面地考虑了内部裂纹面上分布外载荷及缝内粘连材料刚度的影响,并提出了构建统一的扩展有限单元刚度阵形成模式,保证了与传统有限单元方式的协调一致。文中对方法的实现过程也做了详细阐述,给出了通用的计算公式,确保了算法的可行性。     

考虑混凝土应变率变化的高拱坝非线性动力响应研究

提出一种新的应变率相关的混凝土非线性弹塑性损伤模型。采用此模型对混凝土拱坝的非线性地震响应作了分析。在综合考虑坝-地基-库水动力相互作用和坝缝非线性接触的基础上，着重研究了混凝土应交率相关效应及加载历史对混凝土极限强度等重要参数及拱坝响应的影响，并与采用不考虑应交率影响的混凝土损伤模型计算结果进行了对比分析。结果表明，拱坝考虑横缝作用后的坝面应变率分布不同于整体拱坝。应交率分布形态不仅可以很好地表征拱坝的振动形态，而且对于高拱坝的动力响应的影响也不可忽略。     

精化8—20节点块体元的综合一致质量阵及几种质量阵构成方法的讨论

针对精化８－２０节点块体元构造了几种不同类型的质量阵，通过对几种支撑条件下的梁进行的振动特性分析，对其进行了比较研究，提出了构造精化８－２０节点块体元质量阵的新途径—综合一致质量阵法。结果表明，这种综合一致质量阵方法是几种质量阵形成方法中对提高动力分析精度最为有效的方法。     

基础隔震系统对核电站安全壳抗震的影响

为了确保核电站在遭受破坏性的地震后,安全壳要保持密封性且不被破坏,基于地震波在结构中的传播规律,从隔震技术的原理出发,建立较为准确的三维安全壳有限元模型,运用定性的方法对核电厂安全壳进行数值模拟,对比了极限安全地震动作用下采取隔震技术和不采取隔震技术安全壳的动力响应。采取隔震措施的安全壳的顶点在x、y、z方向的最大加速度分别为2.85、12.84和3.05m/s2,相比于无隔震措施的安全壳,加速度分别降低了79.52%、27.56%和79.47%。结果表明,隔震技术能有效地减小核电站安全壳的地震反应。     

拱坝-地基动力体系的简化计算模型及其在地震作用下的动力反应分析

通过对拱坝地基的半无限空间动力体系的分析,提出了拱坝－地基动力相互作用问题的简化求解途径,并结合小湾拱坝进行了实际分析。结果表明,这种直接应用于时域求解的简化模型,既反映了影响相互作用的主要因素,又使计算工作量大大减少,结果可靠合理,便于工程上的推广应用,同时为进一步进行非线性体系在时域中的简化计算打下了基础。     

考虑局部切向约束接触问题的直接刚度法

针对工程中大量存在的切向滑移受到约束的接触问题,提出了基于Lagrange乘子的点-面及点-点接触直接刚度法,该方法生成的接触协调条件可以直接组装到结构刚度阵中,从而可直接用于考虑存在结构几何非线性及材料非线性的接触问题分析中。采用这一算法进行了考虑拱坝横缝张合效应的地震响应分析,结果表明考虑切向滑移约束对接触中的张开度有明显影响。