基于扩展有限元法的重力坝坝踵裂缝分析研究

发布时间：2020-12-31 15:18

　　由于混凝土重力坝坝踵裂缝通常承受高水头压力作用,加剧裂缝扩展,对坝体安全极为不利。考虑坝踵裂缝面承受的水压荷载,开展重力坝坝踵裂缝扩展分析,对提高大坝运行管理及安全评估具有非常重要的工程意义。扩展有限元法是一种在不连续问题分析上具有独特优势的数值方法,可通过选择不同的增强函数构建位移场以满足具体问题的需要,使近似函数的形式与网格划分互相独立,避免裂缝扩展过程中的网格重构。本文应用扩展有限元法对在缝面水压作用的重力坝坝踵裂缝进行了数值模拟分析,其主要研究内容如下:（1）研究以断裂力学为基础的扩展有限元法基本原理,推导适用于水力劈裂分析的扩展有限元法控制方程;研究了考虑缝面水压荷载作用的应力强度因子计算方法及动态应力强度因子计算方法,并开发了计算程序。通过后续模拟结果与文献结论对比,证明本文计算方法的适用性和有效可靠性。（2）基于扩展有限元法,构建了在缝面水压作用下的重力坝坝踵裂缝数学模型。利用该模型对静水压力作用下,缝内水压分布形式、基岩与混凝土坝体的弹模比及初始裂缝长度对坝踵裂缝的影响进行了计算分析,结果表明:随着初始裂缝长度及坝基与坝体弹模比的增加,裂缝逐渐向坝基面扩展,裂尖应力强度... 

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

增强函数节点集此时，式（2.7）可以写为

iyiixiiyFFNFFNFF,,,()()0() ( 求解过程如下：增强函数的导数为 FFNxNxFiIiI ()())()xxx yFyrrFyFxFxrrFxF y）表示裂尖局部笛卡尔坐标系，如 cos1sin1cossinxryryrxr，，

扩展有限元法及断裂力学理论元法建模，进行网格剖分时不需要考虑裂缝的和裂缝位置关系确定增强节点和增强类型。在集方法、直接坐标法来描述、追踪强弱间断面本思想是利用高一维空间的水平集函数表示强实现对强弱间断面的分析与跟踪。，裂缝两侧的待解区域通常不是完全独立的两部水平集函数 和切向水平集函数Ψ来描述裂缝般采用符号距离函数。法向水平集函数在裂缝函数值取值为正，另一侧取值为负。切向水平向为零，且沿裂缝面切向方向变化。的确定

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于扩展有限元法对土体滑坡破坏过程的模拟[J]. 王翔南,李全明,于玉贞,喻葭临,吕禾.  岩土力学. 2019(06)
[2]缝水压力和裂缝面接触条件对重力坝裂缝扩展影响[J]. 庞林,林皋.  计算力学学报. 2017(05)
[3]坝基界面在非线性水压力驱动下的非线性断裂过程模拟[J]. 钟红,林皋,李红军.  工程力学. 2017(04)
[4]基于有限断裂法和比例边界有限元法的裂纹扩展模拟[J]. 钟红,牟昊,张文宣.  计算力学学报. 2017(02)
[5]基于变形离散元法的重力坝地震开裂分析[J]. 杨利福,常晓林,周伟,程勇刚,马刚.  振动与冲击. 2016(07)
[6]考虑流固耦合效应的重力坝水力劈裂模拟[J]. 王克峰,章青,夏晓舟.  应用数学和力学. 2015(09)
[7]基于预插黏性界面单元的Koyna重力坝强震破坏过程分析[J]. 徐海滨,杜修力,杨贞军.  振动与冲击. 2014(17)
[8]扩展有限元法节点加强类型的确定[J]. 余天堂,龚志伟.  岩土力学. 2013(11)
[9]岩石与混凝土界面断裂特性的试验研究[J]. 丁涛,钟红,林皋.  水利与建筑工程学报. 2013(05)
[10]动载下缝端应力强度因子计算的扩展有限元法[J]. 江守燕,杜成斌.  应用数学和力学. 2013(06)

博士论文
[1]岩石破裂过程的扩展有限元法研究[D]. 师访.中国矿业大学 2015

硕士论文
[1]基于有限断裂法的重力坝裂纹扩展模拟[D]. 牟昊.大连理工大学 2016
[2]辽宁葠窝水库溢流坝段裂缝状态下地震反应分析[D]. 宋曰良.哈尔滨工业大学 2013
[3]混凝土重力坝裂缝扩展过程的数值模拟[D]. 邓涛.大连理工大学 2009



本文编号：2949847