一种实现复杂初始地应力场精确平衡的通用方法

初始地应力场是岩体工程结构有限元分析的重要初始条件,为了实现初始地应力场平衡,传统做法是在计算模型上施加与之相平衡的外荷载(体力、边界力),但外荷载往往组成复杂甚至不可知,且施加边界荷载所要求的模型边界条件通常与初始地应力平衡后结构计算分析所要求的模型边界条件不一致,这就为初始地应力场平衡带来了困难.为此,本文提出了一种可以实现复杂初始地应力场精确平衡的通用方法,该方法的基本思路是直接在有限元计算模型中施加结点荷载来与初始地应力场进行平衡,从而完全避免了由于外荷载的不可知以及边界条件不一致性所带来的困难;此外,由于所施加结点荷载是直接由初始地应力场通过单元积分计算出来的,故可实现初始地应力场的精确平衡.算例分析表明,所提出的方法不仅简便易行,且精度很高,是一种实现复杂初始地应力场平衡的通用方法.     

复杂地质条件下初始地应力场模拟的数值流形方法研究

数值流形方法分析岩土工程问题使用初应力模块施加初应力,但初应力在分析初始阶段易发生消散,无法有效保持.针对深埋问题本文提出在模型边界施加面力的方法来保持初应力.通过对均质各向同性、均质各向异性、非均质材料体进行验证,证明了所提方法的可靠性,随后将其运用于含裂隙复杂地质条件下初始地应力的模拟,并于UDEC计算结果进行对比.分析结果表明,该方法对数值流形方法的初始应力保持中具有积极效果,为采用数值流形方法开展数值模拟提供了有效支撑.     

基于ABAQUS的桩土共同作用的数值模拟

运用ABAQUS软件对桩土结合模型进行了数值仿真．利用ABAQUS中的主-从接触算法,在桩身与土体之间建立接触对,对桩身采用弹性模型,土体采用扩展的Drucker—Prager模型进行模拟,并考虑初始地应力的影响．通过计算得到竖向载荷作用下桩的轴力分布曲线和沉降曲线．在算例中模拟了江苏某大桥N1号试桩,结果与现场实测值相近．     

基于ABAQUS的碾压混凝土重力坝三维非线性静力分析

为更好地解决实际工程中重力坝坝体混凝土材料与坝基岩体应力应变的非线性关系,提出材料非线性有限元分析方法,用于计算坝体的应力.首先运用ABAQUS软件中专门设置的初始地应力平衡步骤对算例坝基地应力进行平衡,验证在重力坝应力分析中施加初始地应力的正确性和精确性;然后运用ABAQUS软件中的混凝土损伤塑性本构模型和扩展Drucker-Prager模型对重力坝进行非线性分析.通过对线性和非线性计算结果进行比较,发现应用非线性有限元法计算的重力坝应力和位移结果要比线性的小,证明有限元的非线性分析更加适用于实际坝体应力分布和位移研究.     

考虑固结的摩擦型单桩ABAQUS数值模拟

采用ABAQUS软件模拟桩土相互作用中的接触问题.利用ABAQUS软件中的主-从接触算法,在桩侧于土体之间建立了接触对;对桩身采用弹性模型,土体采用摩尔-库仑模型进行模拟,并考虑初始地应力的影响.通过对某大桥试桩的计算,得到了桩侧摩阻力的分布曲线,并对比了不考虑土体固结和考虑固结时桩体的沉降情况.     

边界面模型在ABAQUS的开发应用

目前岩土动力分析中,土体的本构模型大多采用等效线性粘弹性模型,其仅是通过迭代的手段来近似地反映土体的剪切模量与阻尼比随应变水平的非线性关系,不能反应孔压的增长和永久变形的发展,与土体的真实特性尚有较大差距.因此采用能反映土体动力特性的弹塑性模型是十分有必要的.给出了边界面模型的Euler向后本构积分算法和的一致切线模量矩阵的推导,介绍了利用UMAT子程序在ABAQUS中开发了边界面模型的具体过程.对三轴不排水静、动力试验进行了数值模拟.结果表明,所开发的边界面用户材料子程序具有较好的稳定性和较高的计算精度,从而可利用ABAQUS前后处理方便、计算精度高和模拟复杂问题能力强的优点,为岩土动力分析提供了一种可供选择的手段.     

基于ABAQUS的桩侧摩阻力仿真分析

采用ABAQUS软件模拟桩土相互作用中的接触问题,利用ABAQUS软件中的主-从接触算法,在桩侧与土体之间建立接触对;对桩身采用弹性模型,土体采用摩尔-库仑模型进行模拟,并考虑初始地应力的影响。通过计算,得到了桩侧摩阻力的分布情况,在算例中模拟了某试桩工程的桩侧摩阻力和桩顶总沉降,与现场测试结果相一致。     

海底管线自沉过程研究

海底管线的稳定性是海底管线研究的重要内容之一.通过有限元软件ABAQUS,应用Mohr-Coulomb塑性模型,模拟海底管线自沉过程.通过进行海床土体初始地应力平衡、设置管土接触的方法,建立海底管土相互作用模型,分别计算了管线在自重和波流载荷联合作用下的管线变形及土体沉降量.计算结果显示,管线自重和波流载荷对管线的弯曲变形影响较大,对土体沉降量影响较小.同时通过对比模拟研究,发现管线水下重量、外径,土体粘聚力、内摩擦角都对土体沉降量有不同程度的影响,影响的大小程度取决于土体是否进入塑性屈服状态,参数的改变使土体越容易发生塑性屈服,土体的沉降量越大.     

地源热泵岩土体初始温度确定方法的实例分析

埋设温度传感器与岩土热响应试验是获取地源热泵换热器设计参数—岩土体初始温度的常用方法,然而埋设温度传感器与岩土热响应试验往往受资金、时间、施工条件等的限制。本文以信阳南湖林语地源热泵系统工程为例,通过理论分析计算其岩土体初始温度,并与用岩土热响应试验与埋设温度传感器所测得的岩土体初始温度作对比分析,结果表明理论计算的结果与埋设温度传感器和岩土热响应试验所得成果相差不超过5%。     

复杂软土盾构隧道横断面抗震时程分析

为研究复杂软土场地中盾构隧道的地震响应,以天津Z2线一期工程为例,结合地质勘察报告和地震安全性评价报告,建立复杂软土场地中盾构隧道横断面抗震计算的ABAQUS模型,并编制了用于土体材料参数非线性迭代的Python程序.计算模型边界采用黏弹性边界,地震动采用等效结点力的形式输入,土体材料的非线性采用等价线性方法考虑,混凝土材料采用塑性损伤模型.计算并提取了隧道管片弯矩最大时刻对应的管片内力,分析了安评地震波作用下的盾构管片横截面内力响应特征.研究表明,小震和中震作用下管片受到的静力荷载起主要控制作用,大震的地震作用对管片内力分布形式具有较大的影响;初始地应力对盾构管片内力大小和分布具有重要影响;在初始地应力和地震联合作用下,盾构管片的最大正弯矩出现在拱底邻近位置,最大负弯矩出现在两侧拱腰邻近位置;盾构管片设计时应当加强对两侧拱腰、拱顶和拱底的构造措施.     

基于神经网络与有限元法相结合的初始地应力场反演分析

目前,对于初始地应力场的测试主要采用现场直接量测法,而采用神经网络与有限元法相结合的反演分析法越来越成为了一种有效途径.结合广东第五抽水蓄能电站工程实例,利用神经网络与有限元分析相结合的方法,以及BP神经网络结构和ADINA三维有限元模型建立岩体参数、边界条件与地应力场的映射关系来反演初始地应力场.模拟计算与实测结果的对比表明:采用该方法进行初始地应力场的反演计算是可行的,计算结果是合理的,对类似工程具有一定参考价值.     

三峡船闸高边坡及中隔墩变形影响因素分析

通过数值模拟计算,分析了初始地应力、岩体卸荷弱化效应、锚索加固和地下水等因素对三峡永久船闸高边坡变形的影响及中隔墩异常变形机理.研究表明:初始地应力是影响两侧高边坡变形的控制性因素,岩体卸荷弱化效应对边坡变形也有重要影响,锚索对节理裂隙面变形有较大的限制作用,地下水对变形的影响不明显;中隔墩三面临空,卸荷充分,节理裂隙扩展引起的各向异性变形以及初始地应力引起的不对称变形是中隔墩整体向北变形的主要原因,而开挖次序不是其主要原因.     

锤式破碎机自动平衡现象研究

采用自动平衡装置减振的思想 ,对锤式破碎机转子系统的运行情况进行了平衡研究 ,指出锤式破碎机在结构上与带离心力振子的自动平衡装置相似 ,如果使其工作在过临界转速下 ,将能起到自动平衡的作用 ,为锤式破碎机转子系统的减振提供了一条新思路。     

重型吊装场地换填垫层变形计算分析

以青岛市某软弱地基为背景,通过现场试验和ABAQUS数值模拟相结合的方法,探讨重型吊装场地换填垫层后持力层变形计算问题。采用内插法对沉降计算经验系数进行修正以及反演瞬时沉降的地基弹性模量,并将修正的沉降结果和反演值与数值模拟结果进行比对,研究内插法优化程度及反演弹性模量的实用性。结果表明,内插法修正分层总和法中的沉降计算经验系数能使计算的沉降结果更加接近数值模拟结果,将反演的弹性模量在数值模拟中进行赋值,使模拟结果与静载试验结果相吻合,二者均能达到优化变形计算的目的。在重型吊装场地换填垫层的持力层变形计算中采用以上两种方法具有较强的实用性。研究结果可为类似地层的地基处理和吊装工程提供参考。     

自动平衡角度控制系统的设计

介绍了自动平衡实验系统的设计,该系统由加速度传感器、ATmega16单片机、步进电机和平衡支架组成.单片机系统实现了对传感器的数据采集、步进电机的控制和上位机的串口通信.通过上位机(Lab-VIEW)与单片机串口通信,能够实现步进电机的“自动水平”和“既定角度转动”两种功能.     

分析分段线性开关网络的结点微分方程法

针对开关网络分析中开关瞬间的不一致初始值和冲激电压或冲激电流的存在，提出了一种基于微分形式结点方程的分析分段线性开关网络的数值方法。该方法用附加电源表示通过线性动态元件的0－值，应用冲激平衡原理，能精确分析分段线性开关网络的不一致初始值和各阶冲激量以及动态过程，它不需作任何近似，主要应用于确定开关网络的拓扑结构和0＋初始值。实际模拟结果显示，该方法具有计算量小、编程简单、准确度高的优点。     

基于密集冷却工艺的700 MPa级高强带钢减小残余应力研究

目前密集冷却工艺已广泛用于生产高强度带钢,但是该技术冷却速率较快的特点易造成带钢冷却不均匀等问题,导致带钢残余应力过大,进而产生边浪等板形缺陷。本文利用有限元方法,使用ABAQUS有限元软件建立某700 MPa级高强度带钢在密集冷却工艺下的模型,实现温度-相变-应力耦合计算,并进行多个实验验证了模型的准确性。通过修改有限元模型边界条件和初始条件,研究边部遮挡和初始温差对带钢层流冷却阶段产生的残余应力分布的影响规律。对于减小带钢层流冷却过程中产生的残余应力,减小带钢进入层流冷却前的初始温差更加有效。本研究成果经过现场试验验证,可靠性较高,可用于指导该种类型高强带钢生产,以减少带钢的残余应力,提高带钢板形质量。     

高速公路拓宽新路基差异沉降计算分析

高速公路拓宽过程中,由于新老路基固结程度不同,路面荷载作用下新填路基会产生较大沉降,导致路面破坏;甚至会引发交通事故。基于土的孔隙介质特性,考虑路基边坡对路基沉降的影响,采用修正的分层总和法和ABAQUS数值模拟来计算新填路基路面沉降规律。计算结果表明修正的计算方法得出的路面沉降曲线与实际现场观测结果有明显的相似性,能够比较准确地反映路面不同位置的变形规律,可用于软土路基沉降计算及预测预报,为路基工程设计施工提供参考。     

基于ABAQUS的水平成层场地地震反应无限元分析

地下结构的抗震研究是当今地震工程界的重要研究方向之一,其研究方法与地面结构相比有较大的不同.本文基于动力无限元分析理论,利用ABAQUS软件的动力时程分析结合无限元边界实现了一维岩体的地震动响应分析,进而同基于SHAKE程序进行的一维土体地震动反应分析结果作了对比,说明在ABAQUS软件中实现的一维岩体动力反应分析方法是具有较好精度和易用性的.     

变电站土石方工程量计算的优化方法

随着电力工业的发展,投入大量资金以兴建大型变电站的工程项目越来越多,因此对工程项目的估价就十分重要。土石方工程量的计算在估价中占有十分重要地位,本文针对这一工程实际的需要,在传统手工计算土石方工程量方法的基础上,提出了一种土石方工程量计算的优化方法。该方法借鉴了有限元分析方法中的剖分思想和插值技术,通过提高单元的模拟能力,更好地模拟实际的地形,从而提高了土石方工程量的计算精度。并在此基础上实现对场地平整优化设计的计算。