基于有限元强度折减法边坡失稳的数值试验研究

有限元强度折减法经过研究发展已经成为边坡稳定性分析的一种有效数值分析方法。在有限元计算结果的基础上,如何判别边坡达到极限破坏状态已经成为边坡稳定性分析的关键问题。目前,有限元计算是否收敛、特征部位位移是否发生突变以及塑性区是否贯通成为了判别失稳的3种主要判据。利用ANSYS有限元软件。对2个典型算例,按照3种判据分别进行稳定分析,并与极限平衡法进行对比,得出3种判据的适用性．从而说明强度折减法的可行性。     

强度折减法与重度增加法对边坡稳定安全系数的影响

针对重度增加法计算结果相对强度折减法偏大的问题,以某均质土坡为分析模型,分别采用强度折减法、修正泊松比的改进强度折减法、重度增加法及改进重度增加法对边坡进行稳定性分析,并研究了土体强度参数对安全系数的敏感性。结果表明,保持内摩擦角为定值时,四种算法的安全系数均随粘聚力变化拟合为线性函数;保持粘聚力为定值时,除重度增加法外其他三种算法计算结果仍可拟合为线性函数;改进后的强度折减法与重度增加法计算结果与传统强度折减法十分接近,但数值相对保守。研究结果为边坡稳定分析提供了参考。     

基于FLAC3D的均质土坝最佳坡度分析

针对利用FLAC3D可方便计算安全系数的特点,采用其内置FISH语言进行二次开发,编制了均质土坝最佳坡度优化程序,以利于边坡工程选择安全和经济的坡度,并对采用FLAC3D安全系数求解的方法、判据及程序实现的原理进行了介绍。以工程为例说明程序的使用方法,验证了该程序在一定程度上可预知边坡工程的安全性,计算结果可为边坡工程的设计和加固提供参考。     

有限元网格和边界条件对土坡稳定性计算的影响

针对强度折减法的计算结果可能影响工程设计人员对土坡稳定程度的合理判定的问题,以某均质土坡为例,基于PLAXIS数值分析软件,分析了有限元网格疏密程度和边界条件对强度折减法计算结果的影响,通过与简化Bishop法计算结果的对比,建议了合理的网格疏密度和边界范围取值,并基于不同取值的岩土物理力学参数,验证了强度折减法计算结...     

不同屈服条件对巷道围岩塑性区的影响研究

基于Drucker-Prager 准则,推导了巷道围岩塑性区的解析解,以某工程为例分析比较了基于不同屈服准则的巷道围岩塑性区的解答,并结合数值软件分析的计算结果,探究了不同屈服条件对巷道围岩塑性区的影响规律.结果表明,Drucker-Prager系列准则考虑了中间主应力的影响,计算结果更符合实际,外交点圆DP1准则用于工程设计计算稍显危险,内切圆DP5准则用于工程设计计算偏于安全,而MC等面积圆DP3准则与MC准则计算结果较接近,为巷道围岩支护设计计算屈服准则的选取与应用提供了依据.     

关于分析设计法中应力强度准则的讨论

对容器壁厚的整体一次薄膜应力加一次弯曲应力的强度准则Pm Pb≤1.5[σ]进行了讨论,指出对容器壁厚而言,关系式Pm Pb≤1.5[σ]并不总是安全的。     

基于残余位移增量判据的土石围堰边坡稳定性分析

针对有限元强度折减法在复杂水文地质环境下土石围堰边坡稳定性评价中效果欠佳的问题,引入残余位移增量判据,基于有限元强度折减法,考虑深厚覆盖层土石围堰不同水位下的渗流特征,通过计算坡面节点平均残余位移增量,获取边坡稳定系数,进一步通过位移增量分布图,探讨了围堰边坡潜在滑面位置及其形成机制。结果表明,在复杂水文地质环境下的土石围堰边坡稳定性评价中,残余位移增量判据相较经典失稳判据适用性更强。研究结果能够为工程实践提供指导。     

基于Hoek Brown准则的砂岩卸荷强度损伤试验研究

为研究卸荷效应对岩体强度变化的影响,以三峡地区砂岩为样本,通过三轴加载和卸荷试验,运用Hoek Brown岩体破坏准则,探讨砂岩在不同卸荷速率条件下的强度损伤规律,并提出采用卸荷强度损伤因子来表征卸荷造成的强度变化。结果表明,卸荷条件下砂岩强度损伤明显,且与围压密切相关;随着围压的增大,卸荷效应造成的强度损伤量增大,最终趋于稳定。最后,基于工程设计最不利原则,修正了Hoek Brown卸荷强度准则公式,为工程应用提供了建议和参考。     

考虑施工及软土地基固结过程的填土岸坡稳定性分析方法

针对填土岸坡是在固结完毕的地基土上填筑而成的特点,利用有限元软件,分别模拟了岸坡填筑及软土地基土固结两个施工阶段,采取基于三点位移突变判据为主的有限元强度折减法分析其稳定性;并研究了填土后地基土强度的增长对岸坡稳定性影响.结果表明,考虑填土施工过程的岸坡稳定性分析较符合工程实际,填后地基土强度的增长使岸坡稳定性提高,但提高的幅度小于地基土增长的幅度,因而考虑地基土强度增长后的岸坡稳定性分析更接近工程实践.     

屈服准则对边坡稳定有限元分析的影响研究

采用Mohr-Coulomb和Drucker-Prager准则分析了应用强度折减法进行边坡稳定有限元分析时屈服准则对计算结果的影响.分析表明,屈服准则对边坡稳定有限元分析结果影响显著,不同屈服准则计算的边坡位移场和应力场有显著差异.其中,Mohr-Coulomb准则计算的安全度偏小,但内接圆及等面积圆得出的安全度较合理,Drucker-Prager准则与参数α和 k的选取直接相关.该研究结果可为边坡稳定有限元分析合理选用屈服准则提供理论依据.     

基于ABAQUS的拱坝坝肩稳定分析

基于有限元分析软件ABAQUS,结合梅峰双曲拱坝建立三维有限元拱坝模型,研究了拱坝的失稳模式、渐进破坏发展过程及坝肩稳定安全系数,验证了由刚体极限平衡法得到的安全系数与强度折减法得到的折减系数在物理意义上具有一致性,且在允许误差内,数值具有近似性.     

基于ABAQUS的连杆有限元分析

建立了发动机连杆机构的三维模型,使用ABAQUS软件对连杆模型进行有限元分析,得到了连杆在最大拉伸、最大压缩两种极限工况下的连杆的三维应力分布,确定了连杆工作的危险部位,最后使用疲劳软件进行疲劳分析,为连杆设计开发提供参考。     

基于ABAQUS的拱坝地基系统并行计算

针对传统的单机计算已不能满足大型和超大型的水工结构计算要求,以三里坪水利水电枢纽工程为例,基于商业软件开发的并行计算功能,分析了ABAQUS的并行计算功能.结果表明,ABAQUS高效的并行计算能力为大规模结构计算提供了一种有效方法.     

基于ABAQUS有限元分析的大坝变形混合模型

基于Hyper Mesh软件进行大坝有限元建模、网格划分、加入荷载及约束边界条件,采用ABAQUS有限元程序进行结构计算,并应用有限元分析法获得水位位移分量构建大坝变形混合模型。实例验证结果表明,该混合模型拟合较好,可作为大坝变形监控工具。     

电控LPG发动机稀限判据的研究

分析了电控低压气体喷射的LPG在小型点燃式发动机上应用时,有关稀限判据参数的选取和依据。试验在一台四冲程、水冷125 mL单缸电喷发动机上进行。通过研究的缸内外多种参数的分析发现,可作为LPG燃烧稀限判据的参数有平均指示压力变动系数—经典的稀限判据,HC排放值,HC排放升高率,失火率及最高燃烧压力曲轴转角位置变动系数。试验发动机可以取平均指示压力变动系数15%、HC排放500×10-6和HC排放升高率2 000×10-6以及失火率1%及最高燃烧压力曲轴转角位置变动系数50%作为LPG燃烧稀限的判据。     

基于ABAQUS的重力坝三维非线性静动力分析

以在建的大华桥碾压混凝土重力坝为例,采用ABAQUS软件中的混凝土损伤塑性本构模型,模拟了大坝在静力荷载与地震荷载下的工作性态,对比分析了坝体材料的线性与非线性对大坝应力位移的影响及坝体在地震作用下可能出现的损伤破坏区及其规律.验证结果表明,坝体材料采用非线性比线性更能反映实际坝体应力分布与位移规律及坝体的损伤破坏区,为混凝土重力坝的震害研究提供了参考依据.     

基于ABAQUS的高强让压锚杆数值模拟及支护评价

为实现高强让压锚杆的剪切加固与主动让压性能在商业软件中的数值模拟,依据高强让压锚杆的力学模型和变形模式,考虑其横向剪切性质及主动让压性能,利用FORTRAN语言平台对材料二次开发,并嵌入ABAQUS软件平台,在此基础上引入有限元强度折减法,同时从围岩与锚杆两方面评价高强让压锚杆的支护效果。结合滇中引水工程楚雄取引水隧洞支护实例,进一步验证了高强让压锚杆支护的有效性,为高强让压锚杆的数值分析提供了一种新方法和一个新平台。     

基于滑坡土体渗流与蠕变耦合模型的ABAQUS二次开发

三峡库区滑坡的变形失稳过程不仅与库水变动产生的渗流场变化相关,还与蠕变效应关系密切,而常规流固耦合模型未考虑蠕变效应。对此,通过Laplace逆变换求得蠕变模型的松弛模量解析解,考虑蠕变效应且基于ABAQUS的流固耦合模型二次开发,即在常规流固耦合模型基础上将弹性模量替换成蠕变松弛模量。分别用二次开发程序和常规流固耦合方法对三峡库区典型滑坡土体的渗流与蠕变耦合试验进行模拟,结果表明,二次开发程序所求最终位移大于常规方法所求值,其值更接近于试验值,更符合滑坡土体流固耦合真实情况。     

基于ABAQUS的抽水蓄能电站机组支撑结构刚度分析

鉴于机组支撑结构在水电机组稳定运行中起关键性作用,以国外某抽水蓄能电站为例,采用有限元软件ABAQUS的线性静力分析及完全动力分析等对原型和改型后两种不同形式的机组支撑结构的静力刚度进行了校核,并采用动力法进行谐响应分析得到不同工况下支撑结构的位移幅值。结果表明,两种支撑结构的静力刚度均满足设计要求,但在最恶劣工况时,改型后的支撑结构与原型支撑结构相比,在最危险截面处的水平位移幅值减小约18%,说明机组支撑结构的水平抗剪能力在机组安全运行中起决定性作用。     

基于ABAQUS的发动机曲轴模态试验分析

以柴油机发动机曲轴为研究对象,运用CATIA建立发动机曲轴三维几何模型,并运用ABAQUS有限元分析软件对发动机曲轴进行了自由模态分析。再对曲轴的细节特征和约束进行了简化,求出了曲轴自由约束条件下前七阶模态的固有频率和振型。运用实验对比分析方法,通过模态实验可获得曲轴各阶的模态频率和振型,为动力分析提供技术参数,同时也为进一步发动机高速运转时曲轴振动中危险各区域提供了理论依据。