电力变压器零序磁场的分析与数值计算

采用有限单元法分析计算了电力变压器的零序磁场、零序阻抗 ,得出两种典型电力变压器零序阻抗在各种情况下的数值 ,并与实验结果进行比较 ,数值计算值与实测值基本吻合 ,证明采用有限单元法计算电力变压器的零序阻抗是有效的。     

分析板稳定性的有限条法程序

有限条法是近年来发展起来的一种数值分析方法,特别适用于分析起重机箱形梁这样的棱柱形薄壁结构。从1972年起,国外有人开始研究用有限条法分析板的稳定性,但至今未见发表相应的程序。本文用有限条法原理,编制了分析矩形板稳定性的DJS—21机ALGOL60程序。程序中运用了自动划分板条及处理边界约束的技巧。计算结果表明,其精度明显地优于有限单元法。     

地下电缆参数的有限体元与虚拟媒质耦合分析方法

为处理二维局部非均匀大地媒质开域电磁场的求解问题,以地下隧道中电缆参数的计算为例,提出了有限体元与虚拟媒质耦合的分析方法。考虑隧道区域不导电的空气媒质对电缆参数的影响,采用虚拟媒质方法建立矢量磁位满足的积分方程,确定隧道边界节点与其内部节点的关系,从而可精确地截断开域边界。对于隧道内部的节点,采用有限体元方法,通过选择合适控制体单元,可确定隧道内部各节点之间的关系。该法基本保证了系数矩阵的稀疏性,避免了面积分多次重复计算,因此,该法的计算效率较高。数值算例表明,该法与积分方程法的计算结果的相对误差不超过3%。     

土坝地震孔隙水压力产生、扩散和消散的有限单元法动力分析

本文将地震产生的振动孔隙水压力与土坝和地基的变形和固结紧密结合起来,将振动孔隙水压力引入著名的皮奥(Biot)方程式中,用等参数有限单元法联立求解位移和残余孔隙水压力;提出了一种适用于土坝和地基动力分析的非线性二维有效应力分析方法.采用该法,不仅可以计算地震动应力、动应变、加速度,而且可以计算地震期和地震结束后的孔隙水压力增长、扩散、消散、液化的发生发展过程、土的残余体积变形及其随着时间的变化.文中以加权剩余值法为基础,进行了详细的有限单元法分析与公式推导.作为算例,文末给出了在地震作用下辽宁盖县石门土坝的计算结果.     

复合材料扁双曲壳的几何非线性分析

板壳结构主要采用有限单元法进行结构设计分析,由于有限单元法设计变量较多,计算复杂,采用Bezier曲面多项式为壳体中面位移和转动分量的试解函数,用半解析法分析了复合材料扁双曲壳在外载荷作用下的变形.结果表明,挠度从中心点到横截面边缘逐渐减少且变化的趋势逐渐增大,半解析解和解析解的分析结果吻合良好,可在工程中借鉴应用.     

基于薄层法-有限元法的地铁引起地面振动分析

运用薄层单元法与有限单元法结合的方法,对地铁列车运行时的地面振动进行了分析研究,计算了离地铁隧道不同距离的地面加速度,并与实测结果进行比较,结果吻合较好,可为地铁运营时对周围环境的振动影响提供预测与参考.     

隧道开挖对邻近群桩基础影响的数值分析

文章利用有限差分软件FLAC3D研究隧道开挖对邻近土体及群桩基础的影响,由于隧道开挖而引起的隧道周围土体位移,从地表沉降、水平位移分析隧道开挖后衬砌椭圆变化形式,通过隧道开挖后桩身位移、桩的内力等方面变化研究隧道开挖对邻近桩基础影响;采用有限差分软件计算得到的桩基内力位移与采用两阶段法得到的结果进行对比。在数值模型中,土体采用Mohr-Coulomb弹塑性模型,衬砌采用线弹性材料,桩基础用Pile单元代替实体桩。     

高陡边坡整体与局部失稳的强度折减及安全度判别分析

为了实现从整体和局部都能较为准确地分析弧状高陡边坡安全稳定性,指导露天采矿高陡边坡设计,采用有限差分强度折减法分析边坡稳定性,获得边坡整体的安全系数。对每个计算单元引入安全度进行分析,获得边坡局部安全系数;将最大节点位移时步曲线收敛性作为边坡失稳的判定准则,弥补了采用其他准则时由于人为指定容差而引起的较大误差;以某铁矿西南边坡为例,运用FISH语言编制强度折减法、失稳准则和安全度相关程序进行计算。研究表明:有限差分强度折减法、基于最大节点位移时步曲线收敛性的失稳准则和计算单元安全度相结合的边坡稳定性分析方法适合于弧状边坡稳定性分析,研究为弧状高陡边坡设计提出了新的思路。     

一种空间全匹配型无限映射单元

根据有限元与无限元的耦合方法,提出了能与空间20节点有限单元相互匹配的三维单向、双向及三向映射无限元坐标函数．无需改变单元形状,采用规则单元划分即可解决三维空间无限域问题,概念上易于接受．对半无限弹性地基问题的沉降计算表明,本文无限元法结果与解析结果有一致的逼近,同等精度要求下较纯有限元法有更高的计算效率;在静态有限元分析中应用该法能以较小的计算区域单元数目满足较高的精度,故具有一定的理论分析和实用价值．     

基于半无限单元的改进剪切质点系法及其应用

基于水平层状场地自振频率的一致质量剪切质点系法基本原理,考虑传统剪切质点系法刚性半空间假设对计算结果的影响.引入半无限单元,发展和建立可考虑半空间弹性的改进剪切质点系法.以改进剪切质点系法分析传统半空间刚性假设对场地自振频率计算结果的影响.分析表明,半空间刚性假设引起的计算误差随着剪模比、覆盖层厚度及半无限单元衰减系数的增大而减小.对于一般实际场地,在剪模比和覆盖层厚度不是很小的情况下,采用传统刚性假设剪切质点系法计算场地自振频率亦可获得比较满意的精度.     

无限元在坝,水地基系统动力分析中的应用

本文提出一种无限元,通过选用不同的衰减函数,可以分别用于静力场、动力场及各类稳定场问题.文中用无限元模拟了无限地基的弹性及动水压力场的分布规律,计算了紧水滩拱坝的动力特性和动力反应.并和常规的有限元法对比,结果表明:用无限元模拟拱坝的地基和库水能更好地反映坝、水、地基的动力相互作用机理,节省了地基和库水单元,减少了总自由度数,从而缩减了计算机内存、CPU时间和数据准备工作量.本文的无限元在形式上类似于常规的等参数单元,易于在现有的有限元程序中加入无限元子程序段,因此,便于工程技术人员掌握,是一种值得推广为工程实用的有效新单元.     

基于无限元和波场分离法的地震响应数值分析

用无限元模拟远场地基,有限元模拟近场区域,并在有限元和无限元接触处施加等效荷载以输入地震作用,从而求解半无限地基的地震响应.通过算例对边界和地震输入方式进行验证,研究剪切波作用下,重力和土与结构相互作用对场地地震响应的影响.结果表明:基于无限元和波场分离法的地震输入,能够有效仿真波动在半无限地基中的传播过程;重力对水平地震运动无影响;土与结构相互作用效应使短周期段加速度反应谱值降低,而长周期段加速度反应谱值增加;土与结构相互作用对岩石地基水平位移无影响,但使结构底部地基的最大主应力和最小主应力幅值增大.     

上部结构—基础—地基共同工作数值解法

采用结构杆系有限元,基础梁有限元和地基无穷边界元,三者联合求解上部结构－基础－地基的共同工作问题,提出杆系有限元与基础梁有限元、基础梁有限元与地基无穷边界元的耦合方法,通过实例计算,分析结构－基础－地基的相互关系与同共工作机理。     

一种分析层状介质—结构相互作用的多元耦合模型

从全空间频域动力基本解出发，考虑到层状介质中多种波成分的存在，提出了一种可以同时传递Ｐ波和ＳＶ波的动力无穷元，并与文中提出的一种具有面力衰减特性的动力无限边界元耦合，建立了层状介质—结构动力相互作用问题的无穷元（ＩＦＥ）—无限边界元（ＩＢＥ）—有限元（ＦＥ）—边界元（ＢＥ）耦合模型。该模型在分析层状介质—结构相互作用时，具有以下优点：回避了复杂的层状介质基本解，可以考虑波的斜入射。数值计算结果表明了所提出的耦合模型对分析层状介质上结构的动力响应具有良好的计算精度。     

远域耦合映射无限元在桩-土相互作用中的应用

推导了平面4节点拉氏无限元（4＋2）匹配型式的无限元函数,采用有限元一无限元耦合方法（FEM-IEM）求解了分别遭受轴力、剪力、弯矩等荷载作用形式的单桩．土静力反应计算问题,实现了对无限体的不遗漏计算．对比结果表明：无限元能实现无穷远处位移为0的边界条件,能应用于大范围内的有限域计算,程序实施上较简便;而采用FEM-IEM耦合法免去了边界设置的繁琐,精度也能满足计算要求,计算效率也较高,因而该方法是有效可靠的,能广泛应用于岩土工程领域的数值分析工作中．     

三维无界元和有限元的耦合方法

本文提出了三维无界元和有限元的耦合方法,即用无界元来模拟远场效应,用有限元模拟近场效应.同时,给出了三维四点无界模型及形函数、位移函数,无界元的单刚矩阵等整套计算公式,编制了三维无界元和等参有限元的耦合程序.该程序具有提高计算精度和节省机时、节省存贮量等优点,是解决岩土工程问题的有效工具.     

混凝土重力坝地震响应数值分析方法

给出了混凝土重力坝动力响应分析的时域有限元法.其中,地震波的输入方法以及无限地基辐射阻尼的模拟方法都是在柱面波动方程的基础上建立起来的.这种方法先通过对无限地基的人工截断获得有限计算域,然后沿人工边界布置一系列弹簧和阻尼器来模拟无限地基,在有入射波的边界上用与入射波速成正比的等效力来实现地震动的输入.数值算例表明,该方法简单有效,易于实现,并能够保证一定的精度.     

预应力锚索锚固段的三维无限元计算

运用一维点无限元理论推导了三维四结点点辐射无限元的坐标变换和形函数,并将其与八结点有限元耦合,计算了预应力锚索锚固段的变形.结果表明:在预应力作用下,锚固段周边岩体的应力和压缩变形集中在以预应力作用点为中心的一个区域内,并呈指数形式衰减,因而在空间形成了应力锥和位移锥.将无限元计算结果与理论结果进行了对比,两种计算方法的结果拟合得非常好,表明本文的方法是可信的.     

地基基础-坝体体系动力特性及地震反应分析的有限元与无限元耦合法

编制了有限元及有限元—无限元耦合计算程序，利用其分析了广西源口拱坝在有限域及无限域地基下的动力特性与动力响应，并与常规刚性地基下坝体的动力特性、动力响应进行比较，得出结论：1．弹性地基下拱坝自振频率减小、动位移最大值增大；2．耦合分析法具有较高的精度和显著的经济性，是工程应用中值得推广的一种分析方法。     

海上桶型基础平台负压下沉渗流场的数值分析

采用有限元-无限元方法对负压作用下的海上桶型基础周围海底土体的渗流场进行数值计算与分析，给出了桶型基础负压下沉渗流场的分布规律和渗流量，流速分布以及水力坡降的计算方法，计算结果令人满意，为桶型基础的设计提供了依据。