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.     

高尾矿坝的静、动应力非线性分析与地震稳定性

本文采用静力有限单元法和动力有限单元法并考虑到尾矿的静力非线性和动力非线性性质,利用等参数单元,详细地分析了德兴铜矿4号尾矿坝的静、动应力和应变。在分析中采用了两种地震曲线,而每种地震曲线又用两种最大加速度(0.2g和0.4g)作为基底输入地震,求得这四种情况下坝体系统内的加速度反应以及应力应变分布规律。此外,在线性弹性的假设下,分析了该坝的自振特性。最后根据求得的动应力时程曲线以及每一单元的应力,利用尾矿的室内三轴试验资料和国外最近发表过的单剪试验资料,对该坝在8度和9度地震情况作了液化分析。     

地震液化的有效应力二维动力分析方法

本文根据有效应力原理提出了一个计算饱和土体地震反应的二维动力分析方法.该法不仅考虑到动剪应变与动剪切模量之间的非线性关系,而且还考虑到振动孔隙水压力逐渐增长的效应(砂土软化)而变化的动力性质.这个方法能够求得地震过程中饱和土体的加速度、动应力、动应变以及振动孔隙水压力随着时间的发展、液化的开始、发展过程.以江西德兴铜矿4号尾矿坝为例,采用等参数有限单元法,用本文提出的分析方法和建议的振动孔隙水压力增长模式以及两种地震曲线,详细地分析了该坝在0.4g地震情况下的液化过程,并与目前流行较广的总应力法算得的结果作了比较.     

卸荷板重力式码头动土压力有限元分析

1 前言动力法求解作用在挡土结构上的动土压力,实质是求解土一结构相互作用问题,通过建立土-结构系统动力方程,并解土-结构系统的位移、速度、加速度和应力,较常用的是动力有限单元法。这种方法能考虑土体及土-结构接触面的静、动力特性,也能反映结构与基础的变形、位移对土-结构相互作用的影响,是惯性力法(静力法)无能为力的。国内,在土坝的动力反     

平衡微分方程和塑性条件联立求解凸缘变形区的应力

本文从理论上探讨如何求解凸缘变形区的应力.这里提出变形体与模具的接触表面或变形区分界面上的应力分布的规律.如果忽略垂直压应力不计,可用平衡微分方程和塑性方程联立求解两个未知应力.     

杆的加模态式有限单元法

为了提高杆单元精度和降低自由度,将静态有限单元线性特征值问题和动态有限单元高精度的优点有机的结合起来形成一种高精度的动力有限单元法,将杆元固有振动方程分解为满足单元边界条件的平衡方程和固支边界条件的振动方程两部分,前者的解即静态元的位移函数,后者的解为为本方法添加部分,由此得出的有限单元法只对静态元刚度阵和质量阵做添加式修改,求解过程不变,理论和算例均表明其有效性。     

功能梯度材料梁的非线性研究

研究了热/机械载荷作用下几何非线性对功能梯度材料梁的位移及应力的影响。首先根据一阶剪切变形梁理论推导了机械载荷条件下功能梯度材料梁位移和应力的平衡方程,热载荷条件通过求解一维热传导方程即可获得;然后采用解析法和摄动技术两种方法对平衡方程求解,并利用非线性应变-位移关系分析非线性对位移和应力的影响;最后引入算例采用不同方法计算功能梯度材料梁的位移及应力并对比分析。数值计算结果表明,几何非线性对梁的位移和应力的影响是显著的,材料常数和边界条件对梁的非线性弯曲也有一定的影响。这种求解非线性平衡方程解析解的新方法对高阶剪切变形和层理论有一定的指导意义。     

求解拉压超静定问题的解析法

分析了轴向拉压杆件的变形与杆端结点位移之间的关系,并将其应用于拉压超静定问题变形协调方程的建立.实例证明,将这种方法得到的变形协调方程与静力平衡方程联立可方便地求解拉压超静定问题.     

基于PFC~(2D)的地震作用下湖南某尾矿坝稳定性分析研究

地震作用下尾矿坝中颗粒应力、应变曲线分析是整个尾矿坝安全稳定性分析中的重要组成部分.通过对PFC2D软件在尾矿坝安全特性上的应用研究,运用颗粒流离散元方法,对某尾矿坝进行了数值模拟,为PFC的工程应用提供新实例.模拟结果表明:地震作用下尾矿坝的整体滑移部分多为下部首先产生较大位移之后上部开始滑动,从而由局部滑移造成坝体整体滑移;初期坝和细粒砂相对于基岩更易产生滑移,且滑移位移明显,细粒砂相对于粗粒砂较易产生位移;尾矿坝的剪切应变随着地震荷载的变化而变化且最大变化处位于坡脚处,位移云图出现分层破坏面表明该尾矿坝已经处于破坏状态.通过分析尾矿坝数值模型,从而对地震作用下的尾矿坝安全性能做出判断.     

考虑弱化效应的加高扩容尾矿坝地震可靠度分析及风险评价

地震荷载下的坝体稳定性及溃坝风险始终是岩土工程界的研究重点之一。本文引入弱化系数考虑地震对尾矿坝筑坝材料的弱化效应，采用极限平衡拟静力法与光滑粒子流体动力学方法结合进行尾矿坝地震可靠度分析及风险评价。利用极限平衡拟静力法与蒙特卡罗方法寻求可能的失效样本，进而采用自主研发的SPH程序模拟失效样本下尾矿坝失稳过程以及最终堆积状态，引入临界位移值确定滑动面积以评估尾矿坝的失效后果。应用本文方法对云南某一加高扩容尾矿坝的稳定性及风险进行了评价，算例分析表明：随尾矿坝扩容高度的上升，旧坝的稳定性基本保持不变，而新坝的稳定性持续降低，扩容高度完成后，尾矿坝最小安全系数与规范要求值接近，需要重点关注其稳定性。可靠度分析结果表明：当尾矿坝筑坝材料变异系数为0.1时，其相应的失效概率为1%，该失效概率值的变异系数约为0.3。不考虑地震作用对筑坝材料的弱化效应，扩容尾矿坝的失稳风险为309.17m2，考虑弱化效应后，随弱化系数减小，扩容尾矿坝的失稳风险增大。随着弱化系数的减小，临界位移值对失稳风险的影响逐渐减弱，弱化系数大于0.5时，临界位移值对扩容尾矿坝的失稳风险影响显著。     

块体单元法及其在岩体稳定分析中的应用

所提出的块体单元法，是以块体单元的刚体位移为基本未知量，并根据它们在外力作用下的平衡条件、变形协调条件及块体之间夹层材料的本构关系，建立起块体单元法的支配方程，用于确定块体位移及夹层材料的应力状态。该法特点适用于具有地质结构面岩体的稳定分析，也可以对一般结构进行变形和应力分析。与有限单元法相比，可减少未知量个数，提高计算精度和速度。     

面板堆石坝地震永久变形计算方法研究

针对面板堆石坝提出一种地震永久变形的计算方法,该方法以滑动本位移分析法为基本出发点,首先利用有限单元法对面板堆石坝进行静、动力反应分析;然后采用数学规划法,求解地震过程每一时间步的最小抗滑稳定安全系数及相应的滑裂面位置,从而得出整个地震过程中坝体的最危险滑裂面;在最危险滑裂面引入无厚度接触面单元,重新进行有限元动力反应计算,计算出滑裂面各单元的地震永久变莆,结果表明本方法具有合理性和实用性。     

某铜矿尾矿砂力学特性和尾矿坝变形稳定性分析

以云南某铜矿拟建中线法尾矿坝为研究对象,对底流、溢流2种尾矿砂进行了物理力学特性试验,获得了其物理力学指标并应用于尾矿坝数值分析。得到了尾矿坝的应力变形特性,不同堆积高程、不同工况下尾矿坝的安全稳定性。结果表明,底流、溢流2种尾矿砂无明显剪胀;坝体内以压应力为主;高堆积高程,地震荷载作用下坝体稳定安全储备不足;浸润线降低明显提高坝体稳定性。分析结果可为尾矿坝设计提供参考。     

Darcy渗流量计算的等效结点流量法

Ｄａｒｃｙ渗流量计算的等效结点流量法朱岳明（河海大学水利水电工程学院南京２１００９８）１基本原理１．１Ｄａｒｃｙ稳定渗流场的有限单元法求解在只有第一、二类边界条件的Ｄａｒｃｙ稳定渗流场的有限单元法水头协调模型中，水头的插值公式、求解的泛函Π（Ｈ）及...     

结点有线位移的刚架的力矩分配法计算

0引言 用力矩分配法计算刚架内力时,必须保证一个基本前提:刚架的结点线位移为零.但对于有结点线位移的刚架,若将竖柱的转角位移方程与竖柱的平衡方程联立起来,消去结点线位移,也就是将结点线位移用结点角位移和外荷载表示出来.并求出相时于这种情况下的固端弯矩、分配系数和传递系数.这样的刚架就相当于没有结点线位移的刚架,也就可以按照力矩分配法的一般步骤来求解这一类刚架.     

弹塑性问题的摄动随机有限元增量方程的建立和分析

将摄动随机有限元法引入到材料非线性问题的分析中,得出了弹塑性问题的摄动随机有限元增量方程组.通过两重迭代———平衡方程的迭代和本构关系的迭代,求解该非线性方程组,即可得到节点位移增量和单元应力增量的一阶和二阶变异量,从而求出其均值和方差,并进而利用叠加原理求得加载结束后单元应力的均值和方差.     

钢纤维混凝土路面板结构温度应力的有限元分析

在复合材料混合物法则基础上考虑了钢纤维的分布与取向 ,给出了钢纤维混凝土的热传导系数、热容量系数及热变形系数的计算公式 ,并采用有限单元法建立了钢纤维混凝土路面板结构的有限单元方程 ,求解了钢纤维混凝土路面板结构的温度应力。结果表明 ,钢纤维混凝土路面板结构的温度应力沿板厚方向呈非线性分布     

边坡土体稳定性分析的数值流形方法

为了了解边(壁)土体在未经支护前可能出现的变形趋势,采用数值流形方法,通过构造覆盖函数,将块体单元的形心位移与位移权函数有机结合起来,把每一个分割的块体视同为一个流形单元,通过权重函数来确定每一个块体单元在边坡流失时所起的作用即贡献值,依此来解析土体的应力-应变关系;应用弹塑性理论和参变量变分原理,建立了边坡(壁)土体变化趋势的状态方程,并给出了方程的求解过程.结合具体实例研究了地质体的应力-应变变化趋势.研究结果表明:利用块体单元的形心位移及其位移权函数能较好地反映边坡失稳瞬间所发生的应力释放、应力转移和应力重新分配的特征.     

岩石裂隙中非恒定渗流与变形耦合作用的DDA方法

由于渗流作用,会在岩石裂隙中形成非稳定流,非稳定流作为裂隙表面荷载会使岩体产生变形,变形又会影响岩土结构的渗流特性,从而产生渗流和变形耦合的作用.根据最小能量原理构造出单元DDA(不连续变形分析)瞬时平衡方程.编制了基于DDA的岩石裂隙中稳定渗流和不稳定渗流压力水头的有限单元计算程序,通过对实验结果与计算结果的比较,验证了计算程序所使用的数学模型的可靠性.地下水是影响边坡受力变形及稳定性的一个重要因素.通过对某隧洞破坏过程的模拟,用这种渗流-变形耦合DDA法研究了地下水对裂隙边坡稳定性的影响.模拟结果与实际发生的结果一致,验证了本文方法的可靠性.     

一种分析框架结构非线性响应的方法

在有限元动力学方程和材料本构关系的基础上,提出一种结构在准静态和动态荷载作用下的非线性分析方法。建立系统的平衡方程和本构关系方程,并同时联立求解可得到结构的非线性响应。此外,考虑到单元之间的变形协调条件、边界条件、本构关系,提出了一种新的算法,该算法适用于任何性质的单元,且求解的精度较高。最后,通过一个门式刚架的数值模拟验证了该方法的有效性。