基于混凝土损伤和断裂力学的重力坝体型优化设计研究

重力坝体型优化设计一直以来都是一个重要的研究课题.在常规优化设计考虑应力和稳定性约束条件的基础上,采用有限元软件ANSYS的一阶优化法,将混凝土指数函数损伤理论与断裂力学运用到坝体优化中,将坝踵区损伤控制在峰值损伤之内,限制坝体损伤的进一步发展;重力坝在运行过程中不可避免的会产生裂缝,尤其是在坝踵附近,考虑裂缝的产生并采用K判据分析裂缝的稳定性.将该方法应用于某重力坝的体型优化设计中,得到的考虑损伤后的优化设计结果虽比常规优化设计断面面积稍有增大,但可以控制损伤的进一步发展,所以更加安全.在加入损伤约束的基础上进一步考虑裂缝的产生,得出了即便在产生裂缝的情况下,坝体也能安全工作的剖面形态,且在优化过程中可以节省材料.此方法可为今后的重力坝设计提供一定的理论基础.     

基于XGBoost-PSO的混凝土重力坝体型多目标优化设计

为解决重力坝优化设计以截面尺寸作为唯一设计变量,缺乏考虑材料属性对重力坝优化设计影响的问题,综合经济、抗震安全进行重力坝多目标优化设计方法研究,构建了综合经济、抗震安全指标的多因素评价体系;采用ABAQUS软件对重力坝进行有限元静动力分析,基于计算结果采用变权功效系数法进行量化评价;采用XGBoost-PSO算法进行寻优得到最终优化方案。实例验证结果表明：多目标优化方案与初始方案相比,在经济、抗震安全指标上都得到了明显改善;相比传统单目标优化模式,经济、安全多目标优化更适用于抗震安全要求高的重力坝工程。     

基于可靠性概念的重力坝优化设计

对重力坝的优化提出了基于可靠性的材料力学（Ｊｃ法）优化法和基于可靠性的八结点等参有限元优化法,并与传统定值材力优化法进行比照,编写了ＢＯＸ程序,并通过工程实例的优化设计,用三种方法进行分析比较,得出对优化设计有益的结论．     

基于模糊理论的高拱坝体型多目标优化设计

综合考虑静力荷载作用下双曲拱坝的经济性与安全性,采用坝体体积作为经济目标函数,坝体最大主拉应力作为拱坝局部区域的安全目标函数,整体应变能作为拱坝整体安全目标函数,建立高拱坝体型的三目标优化设计模型.根据模糊数学理论,计算海明距离、贴近度和关联度,对这些指标进行加权建立模糊评价函数.以某拟建拱坝为例进行了优化设计,结果表明,模糊优化体型在多个目标函数上改善效果较明显:体积方量减少了25.03万m3,占总体积量的3.63%;最大主拉应力小了0.70MPa,降低6.05%;应变能下降了0.082GJ,下降2.20%.     

混凝土重力坝地震损伤数值模拟

为了模拟混凝土重力坝在地震作用下的损伤演变过程,采用混凝土塑性损伤本构理论,考虑应变速率变化以及混凝土材料损伤引起的刚度退化,利用有限元软件ABAQUS对某混凝土大坝进行了数值计算。分析结果表明:由于混凝土的抗拉强度远小于其抗压强度,在地震作用下坝体出现损伤破坏的主要部位也是在拉应力较大以及材料刚度变化区域,主要分布在坝体上部几何形状突变部位和坝体垂直施工缝。该结论对混凝土重力坝的抗震性能评估及抗震加固具有一定的参考价值和指导意义。     

混凝土重力坝剖面优化设计的数学模型研究

混凝土重力坝的实用剖面优化设计是根据安全、经济和强度要求,通过分析计算,选择一个体积最小、施工方便的剖面形态和轮廓尺寸。本文建立了混凝土重力坝结构优化设计的数学模型和优化设计的VB软件,并应用该软件对工程实例进行了优化设计,结果证明该优化设计方法及软件具有较好的工程实用性。     

基于扩展有限元法的混凝土重力坝多裂纹数值模拟

针对含有多个初始裂纹的混凝土重力坝的裂纹扩展问题,在ABAQUS有限元分析软件上,应用扩展有限元法和黏聚裂纹模型来进行数值模拟。分析了多裂纹的扩展路径以及主导裂纹的荷载-裂缝口张开位移。结果表明,混凝土重力坝多裂纹的扩展路径与文献结果几乎相同,主导裂纹的荷载-裂缝口张开位移曲线与文献结果有差异,但差异很小。可见采用扩展有限元法能够精确地模拟混凝土重力坝多裂纹从加载到失稳破坏的全过程,无需重新划分网格,减少了计算量,为解决工程实际问题提供了一种有效的应用途径。     

混凝土非溢流实体重力坝优化设计

本文阐述了采用非线性规划的坐标轮换法,作为求解混凝土非溢流实体重力坝最优剖面的方法;编制了BASIC语言通用程序,巳在PC-1500,苹果Ⅱ等微型计算机调试通过,并附有计算例题.     

以应力为目标的拱坝体型优化设计

针对垢次曲线型拱坝,以最大拉应力最小为目标,建立了拱坝体型优化设计的数学模型,对某拟建高拱坝进行的优化设计研究表明,二次曲线拱坝能够更好地适应河谷形状;采用本文模型获得的优化体型可以在一定的坝体体积限制下,使最大拉应力得降到降低而且拉应力区域也有所减小。     

基于损伤理论的混凝土构件裂缝的扩展研究

根据已有的资料和试验参数,分别采用三点弯曲梁和楔入式紧凑拉伸试件,利用有限元方法分析了混凝土裂缝尖端的应力、应变之间关系,以及裂缝口张开位移与试验结果进行对比分析,数据比较吻合,验证了模拟计算的合理性.根据以上结果,计算了带裂缝混凝土构件的损伤场,得到了裂缝发展中缝端的起裂损伤和失稳损伤.     

混凝土重力坝止水位置对闸墩应力的影响研究

结合工程实例,对比分析了混凝土重力坝止水位置优化前后闸墩前部及胸墙的应力变化.分析结果表明,高水头混凝土重力坝止水位置对闸墩应力会产生较大的影响.止水位置后移以后,闸墩及胸墙的应力明显改善.     

基于断裂力学理论的重力坝使用寿命估算

针对重力坝坝踵裂缝处于工一Ⅱ复合型状态的特点,引入相当应力强度因子概念并结合Pails公式,用断裂力学理论和方法对重力坝寿命估算进行了初步探讨,给出了重力坝寿命估算的计算公式．该公式在理论上有一定的合理性,有助于改进坝工技术,提高坝工建筑物安全等级评估的准确性．     

气势调压室的体型优化计算

以总容积量小为目标，建立了气垫调压室体型优化的数学模型，采用遗传算法求解该模型，从而为合理选择调压室截面积、气室高度、室内水体高度及初始气体压力等基本参数提供了科学依据，给出了计算实例，所得结果与经验估算值相比，工程效益较为显著，设计安全度高。     

基于XFEM的重力坝裂缝扩展路径的探讨

近年来,扩展有限元法被广泛用于处理不连续问题,因该方法克服了常规有限元法在模拟裂缝扩展时需不断的网格重划分及对裂纹面与单元边界一致性的要求而导致的繁琐计算和误差等缺点.用二维扩展有限元法模拟了带水平缝混凝土重力坝在水压作用下裂缝的扩展路径.首先,讨论了裂缝扩展增量对其路径的影响,然后研究了裂缝在不同高度和初始长度下的扩展路径.结果发现扩展增量对裂缝扩展路径方向影响甚微,但对大坝的位移影响较大;裂缝的高度和长度对其扩展路径影响均不大.     

重力坝抗震性能有限元分析

建立了重力坝结构的有限元分析模型。采用静力理论和动力理论,对坝体进行了静力分析和动力分析,得到了坝体变形图、合位移等值线图、有效应力等值线图、坝体振型图。通过分析可以得到地震载荷对坝体产生的影响,并为坝体的设计提供理论依据。     

混凝土重力坝的施工放样浅析

水利工程测量是水利工程建设中不可缺少的一个组成部分,无论是在水利工程的勘测设计阶段,还是在施工建造阶段以及运营管理阶段,都要进行相应的测量放样工作。本文就水利工程混凝土重力坝的测量放样作浅述。     

基于弹性力学理论的重力坝应力计算方法

基于弹性力学理论,运用等效应力法、量纲分析法等,结合Saint-Venant原理和叠加原理,通过直角坐标系与极坐标系的转换,导出了重力坝坝体内部应力的计算表达式,可以较为精确地给出在任意水位时重力坝坝体内部任意一点的应力值。该法为重力坝的应力计算提供了新的思路,也可为重力坝坝体强度的综合评定提供研究依据。     

基于聚类人体体型分类法的体型反算方法研究

用聚类法将大量人体样本尺寸数据进行体型分类,是目前较先进的一种人体体型分类方法.但分类后若根据个体尺寸数据反向判断其所属的聚类体型则较为困难.本文经过多个设计方案,对实际测量的人体数据进行分析计算和对比,得出一种效果好\,计算量小的实用反向判断方法.     

坝基刚度对重力坝可靠度的影响

对Ｔａｙｌｏｒ展开随机有限元进行了研究,通过平面八结点等参单元中引入变量随机性,导出了应力偏导数矩阵．通过算例进行了重力坝可靠度和坝基刚度对可靠度影响的分析,得出了有益的结论．     

气垫调压室的体型优化计算

以总容积最小为目标,建立了气垫调压室体型优化的数学模型,采用遗传算法求解该模型,从而为合理选择调压室截面积、气室高度、室内水体高度及初始气体压力等基本参数提供了科学依据．给出了计算实例,所得结果与经验估算值相比,工程效益较为显著,设计安全度高．