面板堆石坝接缝数值模拟研究
本文关键词: 面板堆石坝 面板接缝 有限元 ABAQUS 二次开发 出处:《扬州大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:混凝土面板堆石坝是指以堆石体为支承结构,在堆石上游表面设置混凝土面板作为防渗结构的堆石坝。由于其安全性良好、适应性强、工期短和造价低等特点,面板堆石坝在工程中广为使用。为了合理分析面板的应力应变特性,需要在计算中反映面板接缝的特点。但是现在的一些专业程序在计算面板接缝应力应变特性时存在以下几个弱点:首先是一般软件的前后处理功能不甚理想,数据的加工处理工作较为繁琐复杂,其次非线性求解的程序语言不够优化,效率较低,计算费时。最后这些软件处理复杂边界、荷载条件的能力较弱。有限元软件ABAQUS虽然功能强大但是缺少计算面板接缝的模型,所以本文利用ABAQUS提供的二次开发平台,开发了无厚度接缝单元,从而实现了对面板接缝的模拟。具体工作总结如下:(1)分析总结了面板接缝模型的研究现状,指出面板接缝可采用与接触面相同的无厚度单元进行模拟,明确了本文的研究目标。(2)基于有限元软件ABAQUS的二次开发平台,建立二、三维无厚度单元的开发方法,给出了考虑坐标转化的刚度矩阵和节点力的表达方式。编写了相应的用户自定义单元UEL子程序,在ABAQUS中实现了对面板接缝的模拟,从而可充分利用/BAQUS前后处理方便、计算精度高和模拟复杂问题能力强的优点。(3)对所开发的接缝单元进行了算例验证,并与理论解答进行了对比验证。结果表明,所开发的单元能反映接缝拉、压及剪切变形特性,可够模拟任意方向的接缝,能模拟接缝力与位移间的非线性关系。(4)利用所开发的面板接缝单元,对某抽水蓄能电站面板堆石坝进行了三维有限元分析,重点分析了混凝土面板的应力变形特性和面板接缝的三向变形特性,为工程设计提供了依据。
[Abstract]:Refers to the concrete face rockfill dam rockfill as the supporting structure, on the surface of the concrete slab installed upstream rockfill dam as impervious structure. Due to its good safety, strong adaptability, short construction period and low cost, widely used in dam engineering. In order to reasonably analyze the stress strain characteristics of the panel, the need to reflect the characteristics of slab joints in the calculation. But some professional programs now there are several weaknesses in the calculation of slab joint stress strain characteristics: first is preprocessing software in general is not ideal, the data processing complex, then solving nonlinear programming language not optimized, low efficiency, time-consuming finally these software of complicated boundary conditions, load capacity is weak. The finite element software ABAQUS are powerful but lacks the calculation of joint panel The two model, so this paper use the ABAQUS development platform, the development of the non thickness joint element, so as to realize the simulation of the slab joints. The specific work are summarized as follows: (1) analyzed and summarized the research status of slab joint model, pointed out that the panel seams can be solved with the contact surface of the same thickness are used in the simulation. The goal of this paper. (2) the two development platform, finite element software ABAQUS based on the two development method of three-dimensional element of zero thickness, given a coordinate transformation of the nodal force and stiffness matrix expression. Write the corresponding user-defined element subroutine UEL, implemented in ABAQUS simulation the panel seams, which can make full use of the advantages of convenient / BAQUS before and after the treatment, high accuracy and strong ability to simulate the complex problem. (3) the joint unit developed is validated, and Science The answer was verified. The results show that the developed unit can reflect the joint pull, pressure and shear deformation characteristics, can simulate any direction of the joint, can simulate the joint nonlinear relation between force and displacement. (4) using the panel unit joint development, of a pumped storage power station of CFRD a three-dimensional finite element analysis, focuses on the analysis of the concrete face stress and deformation characteristics and deformation characteristics of slab joints to three, provides the basis for engineering design.
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TV641.43
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