由于混凝土重力壩壩踵裂縫通常承受高水頭壓力作用,加劇裂縫擴展,對壩體安全極為不利。考慮壩踵裂縫面承受的水壓荷載,開展重力壩壩踵裂縫擴展分析,對提高大壩運行管理及安全評估具有非常重要的工程意義。擴展有限元法是一種在不連續(xù)問題分析上具有獨特優(yōu)勢的數(shù)值方法,可通過選擇不同的增強函數(shù)構(gòu)建位移場以滿足具體問題的需要,使近似函數(shù)的形式與網(wǎng)格劃分互相獨立,避免裂縫擴展過程中的網(wǎng)格重構(gòu)。本文應(yīng)用擴展有限元法對在縫面水壓作用的重力壩壩踵裂縫進行了數(shù)值模擬分析,其主要研究內(nèi)容如下:（1）研究以斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)的擴展有限元法基本原理,推導(dǎo)適用于水力劈裂分析的擴展有限元法控制方程;研究了考慮縫面水壓荷載作用的應(yīng)力強度因子計算方法及動態(tài)應(yīng)力強度因子計算方法,并開發(fā)了計算程序。通過后續(xù)模擬結(jié)果與文獻結(jié)論對比,證明本文計算方法的適用性和有效可靠性。（2）基于擴展有限元法,構(gòu)建了在縫面水壓作用下的重力壩壩踵裂縫數(shù)學(xué)模型。利用該模型對靜水壓力作用下,縫內(nèi)水壓分布形式、基巖與混凝土壩體的彈模比及初始裂縫長度對壩踵裂縫的影響進行了計算分析,結(jié)果表明:隨著初始裂縫長度及壩基與壩體彈模比的增加,裂縫逐漸向壩基面擴展,裂尖應(yīng)力強度... 

【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

增強函數(shù)節(jié)點集此時，式（2.7）可以寫為

iyiixiiyFFNFFNFF,,,()()0() ( 求解過程如下：增強函數(shù)的導(dǎo)數(shù)為 FFNxNxFiIiI ()())()xxx yFyrrFyFxFxrrFxF y）表示裂尖局部笛卡爾坐標系，如 cos1sin1cossinxryryrxr，，

擴展有限元法及斷裂力學(xué)理論元法建模，進行網(wǎng)格剖分時不需要考慮裂縫的和裂縫位置關(guān)系確定增強節(jié)點和增強類型。在集方法、直接坐標法來描述、追蹤強弱間斷面本思想是利用高一維空間的水平集函數(shù)表示強實現(xiàn)對強弱間斷面的分析與跟蹤。，裂縫兩側(cè)的待解區(qū)域通常不是完全獨立的兩部水平集函數(shù) 和切向水平集函數(shù)Ψ來描述裂縫般采用符號距離函數(shù)。法向水平集函數(shù)在裂縫函數(shù)值取值為正，另一側(cè)取值為負。切向水平向為零，且沿裂縫面切向方向變化。的確定

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于擴展有限元法對土體滑坡破壞過程的模擬[J]. 王翔南,李全明,于玉貞,喻葭臨,呂禾.  巖土力學(xué). 2019(06)
[2]縫水壓力和裂縫面接觸條件對重力壩裂縫擴展影響[J]. 龐林,林皋.  計算力學(xué)學(xué)報. 2017(05)
[3]壩基界面在非線性水壓力驅(qū)動下的非線性斷裂過程模擬[J]. 鐘紅,林皋,李紅軍.  工程力學(xué). 2017(04)
[4]基于有限斷裂法和比例邊界有限元法的裂紋擴展模擬[J]. 鐘紅,牟昊,張文宣.  計算力學(xué)學(xué)報. 2017(02)
[5]基于變形離散元法的重力壩地震開裂分析[J]. 楊利福,常曉林,周偉,程勇剛,馬剛.  振動與沖擊. 2016(07)
[6]考慮流固耦合效應(yīng)的重力壩水力劈裂模擬[J]. 王克峰,章青,夏曉舟.  應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2015(09)
[7]基于預(yù)插黏性界面單元的Koyna重力壩強震破壞過程分析[J]. 徐海濱,杜修力,楊貞軍.  振動與沖擊. 2014(17)
[8]擴展有限元法節(jié)點加強類型的確定[J]. 余天堂,龔志偉.  巖土力學(xué). 2013(11)
[9]巖石與混凝土界面斷裂特性的試驗研究[J]. 丁濤,鐘紅,林皋.  水利與建筑工程學(xué)報. 2013(05)
[10]動載下縫端應(yīng)力強度因子計算的擴展有限元法[J]. 江守燕,杜成斌.  應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2013(06)

博士論文
[1]巖石破裂過程的擴展有限元法研究[D]. 師訪.中國礦業(yè)大學(xué) 2015

碩士論文
[1]基于有限斷裂法的重力壩裂紋擴展模擬[D]. 牟昊.大連理工大學(xué) 2016
[2]遼寧葠窩水庫溢流壩段裂縫狀態(tài)下地震反應(yīng)分析[D]. 宋曰良.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[3]混凝土重力壩裂縫擴展過程的數(shù)值模擬[D]. 鄧濤.大連理工大學(xué) 2009



本文編號：2949847