本文關(guān)鍵詞：壩基和壩體滲流問(wèn)題雜交有限元研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：滲流問(wèn)題一直以來(lái)都是土木工程中的熱門(mén)問(wèn)題,尤其是帶有自由面的滲流問(wèn)題,這是因?yàn)闈B流問(wèn)題將直接影響大壩的安全。滲流自由面位置是預(yù)先未知的,本身是一個(gè)待求變量,從而增加了問(wèn)題求解的困難。本文提出了一種基于基本解的雜交有限元法對(duì)二維穩(wěn)態(tài)滲流問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算分析,包括正交各向異性壩基的線性滲流分析和各向同性大壩帶有自由面的非線性滲流分析。作為近幾年提出的一種新穎的數(shù)值計(jì)算方法,雜交有限元法是基于基本解插值的域型計(jì)算方法。由于問(wèn)題基本解的線性組合被用于獲得滿(mǎn)足問(wèn)題控制方程的基本解,所以該方法只需要單元邊界積分,且單元形狀可以是任意的多邊形單元,非常適合復(fù)合材料及移動(dòng)邊界問(wèn)題的計(jì)算分析,可以顯著降低網(wǎng)格構(gòu)造難度和網(wǎng)格數(shù)量。在本文中,正交各向異性和各向同性滲流問(wèn)題的基本解被用于構(gòu)造單元內(nèi)部水頭場(chǎng),而常規(guī)形函數(shù)被用于構(gòu)造單元邊界上的輔助水頭場(chǎng)。這兩個(gè)獨(dú)立構(gòu)造的單元內(nèi)部水頭場(chǎng)和單元輔助水頭場(chǎng)由一個(gè)雙變量雜交泛函連接起來(lái),進(jìn)而利用泛函極值形成最終的求解方程組。根據(jù)基本解的物理定義,單元內(nèi)部場(chǎng)自然滿(mǎn)足滲流控制方程,因此,本文算法中的所有二維單元域積分可以轉(zhuǎn)化為一維單元邊界積分。此外,多邊型單元被構(gòu)造用于自由面附近區(qū)域的計(jì)算分析,簡(jiǎn)化迭代過(guò)程中網(wǎng)格的重化分,減少計(jì)算量。本文首先對(duì)雜交有限元法進(jìn)行驗(yàn)證,將解析解與本文方法計(jì)算得到的數(shù)值解進(jìn)行對(duì)比來(lái)驗(yàn)證算法的計(jì)算精度和收斂性。然后,分析求解了正交各向異性壩基的線性滲流問(wèn)題和各向同性大壩帶有自由面的非線性滲流問(wèn)題,討論了計(jì)算結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：滲流 正交各向異性 各向同性 自由面 雜交有限元法 基本解
【學(xué)位授予單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TV64
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 研究背景和意義10-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文的主要工作和結(jié)構(gòu)18-20
• 2 滲流雜交有限元分析的理論基礎(chǔ)和基本方法20-34
• 2.1 雜交有限元法簡(jiǎn)介20-21
• 2.2 滲流的理論基礎(chǔ)21-27
• 2.2.1 線性滲流問(wèn)題22-24
• 2.2.2 非線性滲流問(wèn)題24-26
• 2.2.3 滲流計(jì)算的任務(wù)及內(nèi)容26-27
• 2.3 數(shù)學(xué)公式27-30
• 2.3.1 滲流問(wèn)題基本公式27-29
• 2.3.2 各向同性滲流問(wèn)題的基本解29
• 2.3.3 正交各向異性滲流問(wèn)題的基本解29-30
• 2.4 雜交有限元公式30-33
• 2.4.1 單元內(nèi)的水頭30-31
• 2.4.2 單元邊界上的水頭31
• 2.4.3 雜交泛函31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 3 各向異性壩基雜交有限元分析34-43
• 3.1 MATLAB簡(jiǎn)介34-35
• 3.2 各向異性和非均質(zhì)35-38
• 3.2.1 各向異性和非均質(zhì)的說(shuō)明35-36
• 3.2.2 層狀土轉(zhuǎn)換為各向異性的均質(zhì)場(chǎng)36-38
• 3.3 各向異性壩基案例分析38-42
• 3.3.1 算法的驗(yàn)證38-40
• 3.3.2 正交各向異性壩基滲流場(chǎng)40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 4 各向同性大壩自由面滲流分析43-54
• 4.1 自由面的迭代43-44
• 4.2 算法的驗(yàn)證44-48
• 4.3 各向同性矩形大壩的滲流分析48-53
• 4.3.1 第一個(gè)各向同性矩形大壩算例48-50
• 4.3.2 第二個(gè)各向同性矩形大壩算例50-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 5 結(jié)論與展望54-56
• 5.1 本文結(jié)論54-55
• 5.2 本文展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 致謝61-62
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷62

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李玨,金吾根,薛馨,吳佳毅;Trefftz間接法解自由面滲流問(wèn)題[J];計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào);2005年03期

  本文關(guān)鍵詞：壩基和壩體滲流問(wèn)題雜交有限元研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：376091