本文選題：高寒地區(qū) + 靜冰荷載�。� 參考：《青海大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：高寒地區(qū)特有的高山融水資源,使得水工建筑物的建設(shè)必不可少,由于該地區(qū)冬季氣候較為寒冷,會造成區(qū)域內(nèi)河渠、水庫結(jié)冰形成冰蓋并產(chǎn)生作用于水工建筑物上的靜冰荷載。除了環(huán)境溫度升高時(shí)冰蓋自然的膨脹起來產(chǎn)生的冰溫度膨脹力之外,還包括當(dāng)冰蓋下方出現(xiàn)水位下降的情況時(shí),建筑物受到的冰蓋對其產(chǎn)生的彎矩和剪力作用,稱為拉拔力。為了提高高寒地區(qū)水工建筑物的安全穩(wěn)定性建設(shè),必須考慮靜冰荷載的作用。本文通過對國內(nèi)外相關(guān)冰力學(xué)文獻(xiàn)的檢索,了解了淡水冰材料的力學(xué)性質(zhì),采用了熱力學(xué)理論和計(jì)算斷裂力學(xué)中的擴(kuò)展有限元方法,運(yùn)用大型通用有限元軟件ABAQUS建立了不同約束邊界條件下的冰蓋有限元模型并對冰蓋的溫度膨脹力及拉拔力分布規(guī)律進(jìn)行了分析研究并進(jìn)行了相關(guān)冰溫度膨脹力的試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明:高寒地區(qū)冰的溫度膨脹力主要分布在冰蓋距離上表面2/3范圍內(nèi),且最大熱應(yīng)力在冰蓋上表面處。冰蓋對建筑物產(chǎn)生的拉拔力與水位下降高度、下降速度以及裂紋初始位置有明顯的關(guān)系,通過對比常規(guī)有限元方法和擴(kuò)展有限元方法求得的拉拔力作用表明,斷裂力學(xué)在求解極限應(yīng)力問題更有優(yōu)勢,且更符合實(shí)際。
[Abstract]:Due to the unique high mountain water resources in the high and cold regions, the construction of hydraulic structures is indispensable. Because of the colder winter climate in this area, the rivers and canals in the region will be created. The reservoir freezes to form ice caps and to produce static ice loads acting on hydraulic structures. In addition to the natural expansion of the ice sheet when the ambient temperature rises, it also includes the bending moment and shearing force caused by the ice sheet when the water level drops below the ice sheet, which is called drawing force. In order to improve the safety and stability of hydraulic structures in high and cold regions, the effect of static ice load must be considered. In this paper, the mechanical properties of fresh water ice materials are studied by searching the relevant ice mechanics literatures at home and abroad. The thermodynamic theory and the extended finite element method are used to calculate the fracture mechanics of fresh water ice materials. The finite element model of ice sheet under different constrained boundary conditions is established by using ABAQUS, and the distribution law of temperature expansion force and drawing force of ice sheet is analyzed and studied, and the experimental study on the temperature expansion force of ice sheet is carried out. The results show that the thermal expansion force of ice in the alpine region is mainly within the range of 2 / 3 from the upper surface of the ice sheet, and the maximum thermal stress is located on the upper surface of the ice sheet. The drawing force produced by the ice sheet on the building is obviously related to the height of the water level, the falling speed and the initial position of the crack. The effect of the drawing force obtained by comparing the conventional finite element method with the extended finite element method shows that, Fracture mechanics has more advantages in solving ultimate stress problems and is more practical.
【學(xué)位授予單位】：青海大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TV31

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本文編號：1806781