用户名: 密码: 验证码:
复杂地基上拱坝的可视化建模和有限元仿真分析
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
复杂的地形地貌和地质条件下拱坝有限元分析的快速准确建模、拱坝的开裂机理研究以及非线性仿真分析是目前拱坝设计和分析中的重要研究课题。本文对复杂地基上拱坝的分析方法做了系统的总结对比,分析研究了有限元分析中的可视化方法和实施技术,研制了基于AutoCAD平台的拱坝可视化有限元分析系统及其与ANSYS的接口程序,开发了ANSYS中的拱坝参数化建模系统,并结合实际工程对丰乐双曲拱坝进行了三维有限元仿真分析。
     首先,研究了有限元中的可视化理论,提出了拱坝有限元可视化建模的新方法和实施技术,在AutoCAD平台上用VBA等技术开发了拱坝可视化有限元分析系统,利用它可方便、高效地对复杂地基上的拱坝进行建模和分析研究。
     接着,研究了ANSYS二次开发技术,编制了拱坝参数化建模系统,并开发了CAD与ANSYS中的接口程序,实现了AutoCAD和ANSYS中有限元模型的网格结点、单元信息、材料属性、实常数、边界条件等信息的共享,还实现了ANSYS对复杂地基上拱坝的快速仿真分析。
     然后,研究了拱坝的有限元仿真分析理论和方法,及ANSYS软件中拱坝仿真分析的仿真模型建立和实施技术。对拱坝的开裂机理进行了探讨,分析了有限元分析时常用的三种裂缝模型,研究了ANSYS中开裂分析的裂缝模拟技术和混凝土的开裂原理。结合实际工程对丰乐拱坝的开裂机理进行了研究探讨,分析了丰乐拱坝的开裂原因。
     最后,对丰乐双曲拱坝进行了可视化建模并对其进行了三维有限元仿真分析,实施了拱坝施工过程中实际加载程序的仿真模拟,计算分析了各种情况下现状坝体和坝体加固后的应力和位移规律,对加固方案进行了综合评判。
It is the important research subject in arch dam design and analysis currently that modeling rapidly and accurately in arch dam FEM analysis in condition of complex landform and geology, the research of cracking mechanism of arch dam and nonlinear simulation analysis. In this paper, the analysis means of arch dam on complex foundation are summarized and contrasted, the visualization means and actualization technique in FEM analysis means are analyzed and studied, the visualization FEM analysis of arch dam system based on AutoCAD and interface program with ANSYS are developed, parameterized modeling of arch dam system in ANSYS is developed and combining project example, FengLe double arch dam is analyzed by 3-D FEM simulation analysis means.
    At first, the visualization theory is studied and a new method of arch dam FEM modeling visually and the technique of actualize are raised. Then a suit of visualization FEM analysis system of arch dam on AutoCAD is developed by VBA technique. The arch dam on complex foundation can be modeled and researched conveniently and efficiently by it.
    The secondary developing technique of ANSYS is studied afterwards, parameterized modeling of arch dam system is developed and the interface program of CAD and ANSYS is exploited, which realize the information sharing of mesh node, element, material properties, real constants and boundary condition of FEM model in AutoCAD and ANSYS and the rapid simulation analysis of arch dam on complex foundation.
    Then, the theory and method of arch dam FEM simulation analysis and the simulation modeling in simulation analysis and the technique of actualize in ANSYS are researched. The cracking mechanism of arch dam is studied, the three fracture models in common use in FEM analysis are analyzed and the fracture modeling technique of cracking analysis in ANSYS and the cracking theory of concrete are researched. As an project example, the cracking mechanism of FengLe arch dam is researched and its cause of cracking is analyzed
    At last, FengLe double arch dam is modeled visually and 3-D FEM simulation analyzed, the simulation modeling of actually loading in process of arch dam construction is actualized and the stress and displacement rule of actuality dam and reinforced dam in different fact is calculated and analyzed, the reinforced scheme is judged in general
引文
[1]朱伯芳,中国拱坝建设的成就,水力发电,1999.10
    [2]柴军瑞,刘浩吾,高拱坝研究新进展,水利水电科技进展,2001.12
    [3]龚召能等,水工混凝土的温控与防裂,中国水利水电出版社,1999.5
    [4]张燎军,翟利军等,丰乐双曲拱坝加固方案三维有限元仿真分析,大坝与安全,2003(2)
    [5]张燎军,翟利军等,乌江构皮滩双曲拱坝坝基三维渗流场分析,贵州水力发电,2002(4)
    [6]张燎军,苏超,翟利军等,乌江构皮滩双曲拱坝整体稳定性分析,水力发电,2003.2
    [7]张燎军,翟利军等,拱坝与坝基的有限元可视化建模技术,河海大学学报,2002.Vol.30
    [8]陈文龙,张燎军,翟利军,矫桂娥,船闸人字门CAD系统研究,河海大学学报,2002(5)
    [9]矫桂娥,张燎军,陈文龙,翟利军,UNIX平台上弧形闸CAD系统的研制,水利电力机械,2002(2)
    [10]翟利军,张燎军,基于AutoCAD VBA的有限元快速建模技术,华北水利水电学院学报,已录用
    [11]朱伯芳,有限元分析的原理和应用,中国水利水电出版社,1998.10
    [12]傅作新,水工结构力学问题的分析与计算,河海大学出版社,1993.6
    [13]陈和群,彭宣茂,有限元法微机程序与图形处理,河海大学出版社,1992.11
    [14]Aron Marcus& Andries van. Dam. User-Interface Developments for the Nineties. IEEE Computer, 1991,24(9)
    [15]Joelle. Abstractions for User Interface Design. IEEE Computer, 1985, 18(9)
    [16]Wang Jian. Integration of Eye-Gaze, Voice and Manual Response in Multimodal User Interface. In Proceedings of IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics, 1995,15
    [17]Liu Hongzhao, E.Appleton, Su Zhixiao, Zhang Shengning, Cao Weiqing, Dynamic modeling and solution for a transmission mechanism with flexible support, Proceedings of the 16th Biennial Conference on Mechanical Vibration and Noise. ASME, 1997
    [18]B. H. Mccormick, T. A. Defanti, and M. D. Brown, Visualization in Scientific Computing, Special Issue, Computer Graphic, 21, NO. 6. 1987
    [19]崔俊芝,梁俊,现代有限元软件方法,国防工业出版社,1995.5
    [20]过镇海,钢筋混凝土原理,清华大学出版社,1999.3
    [21]王毓泰等,拱坝坝肩岩体稳定分析,贵州人民出版社,1982.11
    [22]石教英,蔡文立,科学计算可视化算法与系统,科学出版社,1996
    [23]王惠刚等,计算机仿真原理及应用,国防科技大学出版社,1994
    [24]江见鲸,贺小岗,工程结构计算机仿真分析,清华大学出版社,1996.7
    [25]赵国藩,彭少民,黄承逵,钢纤维混凝土结构,中国建筑工业出版社,2000.5
    [26]朱岳明,张燎军,混凝土坝中排水孔排水幕的分析,河海大学学报,1997.5
    [27]黄文雄,朱岳明,碾压混凝土结构的非线性应力分析,河海大学学报,1997.2
    [28]张建斌,朱岳明,章洪,马东亮,RCCD三维温度场仿真分析的浮动网格法,水力发电,2002.7
    [29]田斌,高拱坝坝踵开裂机理研究,河海大学博士论文,1995.11
    [30]裴爱国,高拱坝开裂机理探讨与开裂过程模拟—奥地利kolnbrein拱坝开裂成因分析,河海大学硕士论文,1996.3
    [31]温召旺,高拱坝设计中的有限单元法实用化研究,河海大学硕士论文,2002.3
    [32]刘龙强,抗震钢筋粘结滑移特性试验研究及非线性分析,河海大学硕士论文,2002.2
    [33]林广平,OpenGL在有限元计算可视化中的应用,河海大学硕士论文,2002.2
    
    
    [34]西安理工大学水利水电学院,西安交通大学建筑工程与力学学院,允许拱坝开裂的三维非线性断裂分析方法研究,1995.3
    [35]B,H,McCormick,T,A.Defanti,and M,D.Brown,Visualizafion in scientific computing, special issue,Computer Graphic, 21,NO.6, 1987
    [36]武君胜,有限元分析计算中的可视化技术及其实现,计算机辅助工程,1995.1
    [37]任青文,非线性有限单元法,河海大学,2001.10
    [38]扬威,苏超,基于ObjectARX的重力坝参数化建模子系统开发,水利水电科技进展,2002.10
    [39]王国强,实用工程数值模拟技术及其在ANSYS上的实践,西北工业大学出版社,2001.1
    [40]陈精一,蔡国忠,电脑辅助工程分析:ANSYS使用指南,中国铁道出版社,2001
    [41]谭建国,使用ANSYS6.0进行有限元分析,北京大学出版社,2002.5
    [42]夸克工作室,有限元基础篇ANSYS与Matlab,清华大学出版社,2002
    [43]王钰,用VBA开发AutoCAD2000应用程序,人民邮电出版社,1999.10
    [44]沈精虎,用Visual LISP开发AutoCAD 2000应用程序,人民邮电出版社,1999.10
    [45]坝体、库水和坝基相互作用动、静力分析研究—拱坝开裂条件下的体型优化研究,河海大学,1995.3
    [46]李瓒,陈兴华,郑建波,王光纶,混凝土拱坝设计,中国电力出版社,2000.9
    [47]黎展眉,拱坝,水电出版社,1982
    [48]汝乃华,姜忠胜,大坝事故与安全·拱坝,中国水利水电出版社,1995
    [49]左东启,王世夏,林益才,水工建筑物,河海大学出版社,1995.1
    [50]ANSYS非线性分析指南,美国ANSYS公司北京办事处,2000.1
    [51]ANSYS Theory Reference, ANSYS, Inc., 2000.1
    [52]《全国拱坝新技术研讨会》论文集,河海大学,江苏省水力发电工程学会,2001.10
    [53]陈宗梁,汝乃华,国外高拱坝开裂漏水事故和加固,上海大坝科技咨询有限公司,2001
    [54]陆润民,李学志,计算机绘图,高等教育出版社,1999
    [55]陆严消,塑性变形理论及应用,国防工业出版社,1988.7
    [56]张学言,岩土塑性力学,人民交通出版社,1993.9
    [57](美)马丁(Marein,J.B.),塑性力学,北京理工大学出版社,1990.12
    [58]丁皓江,弹性和塑性力学中的有限单元法,1989
    [59](英)欧文,O,R.J辛顿,E,塑性力学有限元:理论与应用,兵器工业出版社,1989
    [60]Finite Element Modeling of Reinforced Concrete Structures Strengthened with FRP Laminates Final Report, Damian Kachlakev, PhD Civil and Environmental Engineering Department,California Polytechnic State University, San Luis Obispo, May 2001
    [61]Nilson A H,Non-linear analysis of reinforced concrete by the finite element method. ACI J, 1968,65(9)
    [62]朱以文,蔡元奇,朱方敏,吴祥华,胡中平,混凝土的数值本构模型研究,武汉大学学报(工学版),2001.8
    [63]王哲,林皋,混凝土的一种非相关流塑性本构模型,水利学报,2000.4
    [64]段志东,张克华,ANSYS图形用户界面二次开发,兰州铁道学院学报(自然科学版),2002.2
    [65]秦杰,伏义淑,黄承逵,黄达海,张宇鑫,ANSYS软件在大坝施工仿真中的应用,水利水电技术,2002.4
    [66]刘龙强,吴胜兴,周继凯,ANSYS软件分析钢筋混凝土粘结滑移关系的二次开发实践,工程力学(增刊),2001
    [67]齐慧,杨屹,蒋玉明,基于ANSYS软件二次开发的铸造充型和凝固耦合过程数值模拟研究,四川大学学报(工程科学版),2001.9
    
    
    [68]陈波,吕西林,李培振,陈跃庆,用ANSYS模拟结构一地基动力相互作用振动台试验的建模方法,2002.2
    [69]龙唬鸿,李黎,唐家祥,Ⅰ—型钢槽阻尼器的ANSYS仿真分析,华中科技大学学报(自然科学版),2002.8
    [70]邬勇辉,基于ANSYS、UG的板材三维成形仿真分折,机车车辆工艺,2001.2
    [71]柯旭贵,基于VBA的参数化图形的建立与实现,安微机电学院学报,2001.6
    [72]史桂蓉,田晓东,张永清,使用VBA方法在AutoCAD上实现有限元网格划分,机械科学与技术,2001.7
    [73]张广宇,高玉亮,刘淑静,用VBA二次开发AutoCAD的探讨,哈尔滨商业大学学报,2001.12
    [74]邓汉权,黄教林,施工过程结构全仿真计算分析,铁道标准设计,2001.9
    [75]林鹏,高拱坝超载的计算机仿真,水利水电技术,2000.8
    [76]徐镇凯,高飞,多参数强度准则与非线性本构关系在砼坝有限元应力分析中的应用,江西水利科技,2000.9
    [77]王新民,张军平,过江,肖智政,朱昌玉,岩石力学非线性有限元应用研究,矿冶工程,2001.9
    [78]肖明,余卫平,考虑温变荷载分析欧阳海薄拱坝的三维非线性有限元法,武汉大学学报(工学版),2001.2
    [79]惠卓,秦卫红,吕志涛,非线性空间有限元在钢筋砼分析中的应用,东南大学学报,1997.9
    [80]Chen W F, Plasticity in reinforced concrete. McGraw-Hill Book Company, 1982
    [81]Kupfer H, Gerstle K H, Behavior of concrete under biaxial stresses, Journal of the Engineering Mechanics Division, AS-CE, 1973.853~866
    [82]David Darwin, Andrew Scanlon, Cracking of Concrete Members in direct tension[J], ACI Journal,1986, 83(1)
    [83]邢林生,低水位运行对拱坝下游面裂缝的影响,红水河,第18卷第2期
    [84]黄文雄,许庆春,王德信,拱坝的非线性开裂有限元分析,河海大学学报,1994.9
    [85]黄松梅,王冬玲,李哲,胡黎明,拱坝的开裂计算,西安理工大学学报,第14卷1期
    [86]Chen W F, Han D J, "A Five-Parameter Mixed Hardening Model for Concrete Materials" in Plasticity Today-Modeling Methods and Applications, Sawczuk A, Bianchi G, Elsevier Applied Science Publisher, 1985
    [87]陈军,阮雪榆,三维塑性有限元数值仿真中网格再划分技术,上海交通大学报,1997.12
    [88]Hyunkee Kim, Kevin Siveeney, Taylan Altan, Application of computer aided simulation to investigate metal flow in selected forging operations. Int Mech Sci, 1994,46
    [89]杨吉新,陈定方,可视化有限元软件的设计与实现,武汉交通科技大学学报,2000.4
    [90]李晓军,朱合华,有限元可视化软件设计及其快速开发,同济大学学报,2001.4
    [91]王淑云,方保镕,王如云,数值分析方法,河海大学出版社,2002.2
    [92]张燎军,乌江构皮滩双曲拱坝坝基三维渗流场及整体非线性稳定分析,河海大学水利水电工程学院,2001.11
    [93]张燎军,黄山市丰乐水库拱坝三维有限元仿真计算分析,河海大学水利水电工程学院,安徽省水利水电勘测设计院,2002.5
    [94]安徽省水利水电勘测设计院,安徽省黄山市丰乐水库大坝安全评价报告,2002.3

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700