非连续变形计算力学模型中的接触力元

阐述了多体系统中物体间的相对距离、接触的类型及其接触方式的判断法则,建立了物体间接触的力学控制方程及接触的传递与转换的实现方法·基于广义有限单元的物理覆盖的接触,以Coulomb摩擦接触准则为基础建立了接触力元,当非连续界面上的应力状态不违背Coulomb摩擦接触准则时,两侧的广义有限单元接触在一起,具有连续性;当非连续界面上的应力状态违背Coulomb摩擦接触准则时,两侧的广义有限单元具有非连续性,将产生相互滑移或脱离,分别相当于切向流动和法向流动·它可将连续性与非连续性有机地统一起来,为非连续变形计算力学模型合理地处理多体间的接触提供了力学分析方法·     

钢管自密实自应力混凝土短柱轴压力学性能试验研究

结合自密实混凝土和自应力混凝土的特点，配制出有自密实性的自应力混凝土．将其应用于钢管混凝土内，不仅可以解决钢管混凝土浇注不密实，混凝土干缩、徐变等问题，而且还可以解决自应力混凝土约束不足的问题,试验通过6个钢管自应力自密实混凝土短柱试件研究了钢管约束下自应力混凝土的膨胀性能．分析结果表明，徐变变形和弹性变形占有效自由膨胀变形的2／3左右，这部分变形在计算中不容忽视．膨胀稳定后，初始自应力值能达到3～6MPa,通过18个试件研究了短柱轴压力学性能，试验结果表明：在初始应力的影响下，钢管自应力混凝土的弹性工作阶段比普通钢管混凝土大10％左右，承载力也有5％～20％的提高．     

二阶非线性与色散性的Boussinesq类方程

从Euler方程出发 ,通过适当的无量纲变换 ,假设底面对水平坐标一阶导数的平方及二阶导数的量阶均为O(α ,β2 ) (其中 :O(α) =O( β2 ) ,α =A/h0 ,β =h0 /L ,A为特征波高、L为特征波长、h0 为特征水深 ) ,没有无旋假定 ,经严格的数学推导 ,得到量阶为O(αβ3 ,β5 )的二阶非线性与色散性的Boussinesq类方程 ,其线性色散关系及变浅作用系数的精度均为O( β4) .     

基于网格的海洋工程立管优化设计平台研究

针对网格计算的分布性、异构性等本质特征导致其未能有效地解决海洋工程装备中立管系统的涡激振动所引起的严重灾害问题,提出了层次型海洋工程优化复合网格体系结构,研究了优化设计的任务分解和协同方法,探讨了其协同设计的实现模式.在此基础上,以圆柱迎流方向放置附属物抑制其所受升力为目的,进行优化设计,优化结果表明合理放置附属物能够有效地降低圆柱所受升力.研究结果表明:层次型的网格平台能够为立管系统优化设计提供切实可行的研究环境,并且基于网格协同优化设计是优化立管系统的有效手段.     

深厚覆盖层350m级心墙堆石坝动强度计算分析

以建立在深厚覆盖层上350 m级心墙堆石坝工程实例为据,探讨了该类位于强震区域和深厚覆盖层上的超高心墙堆石坝中敏感性材料（心墙料、反滤料和砂层）的动强度稳定性.计算过程中,首先采用三维建模软件依据坝体结构特点建立了三维有限元计算分析模型,进而利用可模拟坝体填筑、蓄水过程的邓肯E-B模型对坝体进行三维有限元静力分析,得到各土体单元的剪应力比和固结比,最后在静力分析结果的基础上,采用等效粘弹性模型确定坝体在极限地震荷载的动力响应,依据Seed提出的动强度判别标准对坝体内心墙料,上游反滤料及坝基砂进行动强度验算.计算结果表明,在极限地震荷载作用下,坝基砂不发生液化,而心墙料、反滤料动强度安全系数将不满足规范要求,须采取必要的抗震措施进行加固.     

海底岩土性质对悬浮隧道所受动水压力的影响——P波

基于锥体动力学理论和位移势函数理论,推导了P波从海底岩土斜入射到与海水的交界面时,作用在锚索刚度较大的悬浮隧道上的动水压力公式．海底岩土被视为半无限弹性体,海水被视为理想流体,锚索被视为刚性约束,悬浮隧道本身被假定为刚体．最后,通过数值算例讨论了海底岩土参数如剪切模量、密度和Poisson比与P波的频率和方向对悬浮隧道所受动水压力的影响．结果表明,除海底岩土密度外,海底岩土剪切模量、Poisson比以及入射P波的频率和方向对悬浮隧道所受的动水压力均有较大影响．     

规则波在岛礁地形上传播的SPH模拟

结合周期性边界条件、水流循环技术以及动量源造波方法,本文建立了一个基于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamic,SPH)方法的二维无反射数值波浪水槽,模拟了波浪在深海台礁上的传播变形过程,分析了该地形上波高和增水的沿程变化,并与物理模型试验结果进行了对比.结果表明,该数值模型可以较准确地模拟深海台礁上的波浪破碎和增水过程以及礁坪上波高和波浪增水的空间分布特征;在水槽左右两侧采用周期性边界条件和预留水流循环通道,能够有效解决竖向二维数值模型中由于礁坪上波生流引起的潟湖内水面的非物理性雍高及进而导致的礁坪上增水偏大的问题.     

储层注气引起地表变形的全场建模与分析

对储层注气引起地表变形的模拟分析,可用于储层工程灾害预测、指导设计监测岩层变形的倾斜仪安置阵列、校准现有地质模型等,是有效监测地表变形、实施施工过程历史拟合、反演与预测深部储层行为的基础。为对其提供有效的模拟分析,自主研发了用户可控的大规模网格化离散方法,将Eclipse储层模型自动转换并延伸成FLAC^3D全场地质模型,将Eclipse储层流动分析结果转换使其为FLAC^3D岩石力学分析所用,从而实现复杂地质结构储层流动与近远场岩石力学效应的单向耦合。基于此模拟了某大型咸水层二氧化碳封存项目注气一定时间后的地表变形。由于储层注气渗流过程引起的岩体变形在远场十分微小,必须进行高精度的数值计算,而常规模拟流程遇到逼近能力局限性等特殊问题,揭示了其原因并给出了解决方案;探讨了地质模型中储层下伏岩层的厚度对模拟精度的影响。     

绿色基础工程虚拟仿真实验项目的构建与应用

基于C#语言、CLIPS专家系统开发工具等方法,运用WPF等技术构建绿色基础工程三维虚拟仿真模型,开发绿色基础智能选型及全过程施工虚拟仿真实验项目;系统介绍虚拟仿真实验项目的基本架构、主要功能模块、操作方法与步骤等的构建与应用,归纳总结了其特色与创新。教学项目设置反馈机制,通过人机交互实现信息的及时反馈,解决基础工程教学实践化水平低、实践教学成本高等问题;提升学生的绿色发展意识和绿色创新能力,树立学生绿色环保的设计理念和意识。     

波浪作用下液化场地高桩码头动力响应试验研究

高桩码头广泛应用于深水港口工程建设中，且大多位于可液化场地，波浪作用对液化场地高桩码头工作性能的影响不可忽视，但鲜有研究报道.进行液化场地高桩码头模型波浪水槽试验，考虑波浪、码头和土层三者之间的相互作用，真实再现高桩码头使用环境，探索波浪作用下码头内部响应差异，分析波浪作用下码头桩基和土层动力响应，探讨波高变化对各动力响应的影响规律.结果表明：高桩码头面板加速度和位移响应随波浪作用时间增加先逐渐变大最终保持相对稳定；群桩内各桩受到的动水压力和变形差异明显，其变化规律与桩位置有直接联系；自由场和桩周土层孔压响应幅值随埋深增大而减小，群桩的存在会降低桩周土层孔压的响应，增大土层加速度的响应；波高的增加对土层的影响随深度的增加而减小.上述研究成果可为波浪作用下类似高桩码头试验提供参考，为高桩码头合理化设计和防波浪侵袭提供支持.