由于試驗(yàn)設(shè)備及模型材料的限制,在重力壩動(dòng)力模型試驗(yàn)中采用在壩體模型上游安置水箱內(nèi)盛滿水的方法模擬重力體-庫(kù)水系統(tǒng)相互作用的效果存在誤差。為此,采用流固耦合模型對(duì)重力壩動(dòng)水壓力模型試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值重構(gòu)分析的方法,研究了用上游水箱中盛滿水模擬地震作用下原型庫(kù)水對(duì)壩體動(dòng)力作用產(chǎn)生誤差的原因。研究結(jié)果表明,水箱內(nèi)水體密度及可壓縮性是導(dǎo)致試驗(yàn)中壩體-水庫(kù)系統(tǒng)相互作用效果偏小的兩個(gè)原因,其水體密度偏小更為主要因素。據(jù)此,提出了修正上述誤差的三種可行且準(zhǔn)確的方法。 

【文章來(lái)源】：振動(dòng)與沖擊. 2020,39(10)北大核心EICSCD

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有限元網(wǎng)格、節(jié)點(diǎn)函數(shù)及邊界函數(shù)

數(shù)值重構(gòu)動(dòng)水壓力模型試驗(yàn)的有限元流固耦合模型,如圖2所示。其中,水庫(kù)模型由560個(gè)四節(jié)點(diǎn)流體單元和615個(gè)節(jié)點(diǎn)組成,壩體模型由189個(gè)四節(jié)點(diǎn)固體單元和220個(gè)節(jié)點(diǎn)組成,部分地基模型由51個(gè)四節(jié)點(diǎn)固體單元和53個(gè)節(jié)點(diǎn)組成。該數(shù)值模型的材料參數(shù)根據(jù)原型混凝土的參數(shù)和表1中相似比尺即可算出,輸入地震由原型地震波根據(jù)時(shí)間比尺縮小為2.5 s,加速度保持不變。表1 各參數(shù)相似比尺Tab.1 Scales of all physical and mechanical parameters 相似比尺 符號(hào)及公式 等密度模型相似比值 大密度模型相似比值 壩體 地基 幾何 λL =Lm/Lp 1 ∶100 1∶100 1∶100 密度 λρ=ρm/ρp 1 ∶1 2 800 ∶2 400 2 800 ∶2 700 彈模 λE =λLλρ 1 ∶100 1 ∶85.7 1 ∶96.42 位移 λu =λLλε 1 ∶100 1 ∶100 1 ∶100 應(yīng)變 λε =1 1 ∶1 1 ∶1 1 ∶1 面力 λP =λσ =λE 1 ∶100 1 ∶85.7 1 ∶96.42 頻率 λf =(λE/λρ)1/2/λL 10 ∶1 10 ∶1 10 ∶1 加速度 λa =1 1 ∶1 1 ∶1 1 ∶1 時(shí)間 λt =(λL)1/2 1 ∶10 1 ∶10 1 ∶10 注:λ為相似比尺;下標(biāo)p和m分別為原型與模型;下標(biāo)L,u,ρ,E,ε,f,a及t分別為長(zhǎng)度、位移、密度、彈模、應(yīng)變、頻率、加速度及時(shí)間。

表3 原、模型上下游向壩頂最大位移Tab.3 Dam top maximum displacements of prototype and modelcm 計(jì)算模型 上游向 下游向 模型 換算為原型 模型 換算為原型 原型 -3.35 2.83 等密度模型 0.031 7 -3.17 0.027 1 2.71 大密度模型 -0.029 1 -2.91 0.023 1 2.31圖4 地震下兩種不同模型動(dòng)水壓力

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]重力壩壩體—庫(kù)水相互作用的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究[J]. 李德玉,張伯艷,王海波,禹瑩.  中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2003(03)
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碩士論文
[1]仿真混凝土的力學(xué)性能研究及重力壩的動(dòng)力模型數(shù)值分析[D]. 趙錦華.大連理工大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3497948