异弹模界面裂缝的边界元分析及其应用

利用双域边界元法计算异弹模界面裂缝缝端应力场，由应力外推法求出应力强度 因子，所得结果具有较高的精度。作为应用，文中计算了坝踵界面裂缝的应力强度因 子，得出了应力强度因子随坝基弹模、库水位和缝水压力的变化规律．     

基于权函数法的沥青路面基-面层裂缝的扩展行为

为了研究半刚性基层沥青混凝土路面在行车荷载作用下出现的基层反射裂缝及其扩展规律,基于黏弹性断裂力学理论和权函数法,对反射裂缝的应力强度因子进行了分析,推导了Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹断裂判据理论.采用数值模拟方法分析了结构层厚度及荷载位置对基层反射裂缝的影响,并通过单边切口小梁试验研究了面层裂缝扩展模式.研究结果表明:Ⅰ型(K_Ⅰ)和Ⅱ型(K_Ⅱ)应力强度因子受路面结构层厚度的影响较大,在行车荷载作用下Ⅰ型裂纹扩展模式起主导作用,增加基层厚度对防止反射裂纹的产生有一定的效果;在考虑水平荷载作用时,Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子均随荷载位置的变化而变化,随着荷载与裂纹距离的不断增加,K_Ⅰ逐渐减小,K_Ⅱ逐渐增加,反射裂缝逐渐偏向Ⅱ型裂纹扩展模式;在不考虑水平作用时,基层反射裂纹以Ⅰ-Ⅱ复合型形式出现,并在应力集中下向面层扩展,扩展模式表现为Ⅰ-Ⅱ复合型.     

重力坝-库水-地基相互作用分析方法比较研究

对5种不同高度的重力坝分别采用流固耦合模型与附加质量模型进行了坝体-库水系统相互作用的时域地震动分析.将这两种模型计算所得动水压力结果与Westergaard公式解析解相比较可知,约70m高的中低重力坝采用Westergaard公式计算动水压力就能满足工程实际的要求;对于160m以上的中高重力坝,采用流固耦合模型计算库水作用及坝体动力响应较为接近现实情况.从坝体频率、位移、峰值加速度(PGA)三个方面的结果可以看出,附加质量模型模拟地震条件下库水对坝体作用较流固耦合模型有一定的夸大,对中高坝而言更为显著.地基对200m级高坝库水作用的影响非常明显,在计算坝体与库水相互作用时地基作用不可忽略;对于70m高的中低坝,地基作用可以不用考虑.     

岩石与砂浆界面裂缝断裂准则的研究

用杂交元法计算了双材料界面裂缝试件的应力强度因子，采用梁型试件研究了岩石与砂浆界面裂缝的断裂准则．得到了岩石与砂浆界面裂缝临界断裂曲线方程；发现在一定的受力及强度条件下，界面裂缝沿交界面扩展     

重力坝竖向位移监测序列分析模型及应用

竖向位移是重力坝重要的变形指标,影响竖向位移的主要因素为上游库水位、气温和随时间增加的地基压缩变形。基于因果关系模型,建立了包含库水位、气温和时效因子的重力坝竖向位移监测序列分析模型,并应用于某重力坝坝顶竖向位移的监测资料分析,揭示了该大坝竖向变位规律。     

多裂纹相互作用下断裂行为的边界元分析

基于边界元法,数值计算含多裂纹有限板在拉伸载荷下的断裂参数。利用裂纹面边界单元节点的张开位移,并结合线性拟合外推的方法计算应力强度因子。综合考虑计算精度和计算效率,讨论并选定合适的边界单元划分密度和类型。按照最大周向应力准则,通过断裂参数等效应力强度因子和扩展方向,分析裂纹I和II型复合断裂行为。裂纹间的相互作用会抑制或增强断裂行为,通过多个算例考查多裂纹的角度、长度、分布位置和间距等因素对抑制和增强作用的影响。     

一个特殊插值函数在边界元法中的应用

边界元法被广泛应用于边值问题的数值分析中．由于它将问题的维数减少１,所以使问题大为简化．对于断裂问题的边界元法,其精度取决于裂尖附近边界的离散性．作者提出的一个裂纹尖端应力插值函数,能反映裂纹尖端的应力奇异性,使应力强度因子的计算更为简捷．对两类问题（应力集中系数和应力强度因子）的计算表明,在边界元划分较少的情况下也能获得很高的精度,这对减少输入工作量和降低计算成本具有重要的实际意义．最后给出了采用本文方法与采用其它数值方法所得出的结果比较．     

缝端奇异边界单元和界面裂缝的应力强度因子计算

虽然不同材料的界面裂缝缝端应力情况很复杂，但是在拉剪荷载作用下，仍然存在主 导缝端奇异特性的特征参数──应力强度因子，且其主导奇异项仍为１／２，因此可以采用１／４ 奇异边界单元模拟缝端的位移场和应力场。作者沿界面引用边界元，在界面裂缝周围引入１／４ 奇异边界元，给出了计算异弹模界面缝复应力强度因子的计算格式，定义了界面裂缝的等效能 量释放率，探讨了界面裂缝的断裂差别指标，并应用于混凝土坝与岩石地基的界面裂缝扩展分 析中，得到一些有关坝工安全的重要提示。     

地基与库水模型对重力坝地震响应的影响研究

采用有限元法构建了一种较为综合的重力坝-地基-库水系统地震响应分析模型.其中,采用黏弹性边界模拟无限坝基,采用等效荷载法实现地震动输入;采用声学单元及无反射边界条件模拟坝-库动力相互作用.以第十五届国际大坝数值分析标准算例研讨会主题A中的Pine Flat重力坝为例研究了该模型的计算精度.以黄登混凝土重力坝12号挡水坝...     

结构-地基相互作用的频域计算模型

基于比例边界有限元法（SBFEM）建立了结构-无限地基相互作用分析的频域透射边界,这种透射边界精确满足Sommerfeld辐射条件.该方法的特点是可以根据精度需要从低阶到高阶逐步递推计算无限域刚度矩阵,应用简单且十分方便.针对文献中比较常用的各种无限地基计算模型的适应性进行了一定的研究分析.结合无限地基上重力坝的地震响应,对无限地基迟滞效应的影响进行了对比分析,由对比结果可以看出考虑无限地基影响时的坝体最大拉应力分布比常用的无质量地基模型的计算结果约小15%;考虑迟滞效应时最大应力计算结果比不考虑迟滞效应时的计算结果增加了约25%.     

重力坝坝踵的断裂分析

本文用有限元与半平面边界元耦合法计算了坝体坝基应力,又结合边界配置法求出了坝踵应力强度因子。根据混凝土V型切口复合型断裂准则确定了坝踵初裂方向,在此基础上。对裂纹沿坝基的扩展作了计算分析。结果表明,裂纹内的水压力是促使裂纹扩展的重要因素,减小或消除坝基的缝水压力将有助于坝基裂纹的稳定。     

水工混凝土结构裂缝的稳定性分析

对于带缝运行的水工混凝土结构,裂缝的稳定性直接关系到整个结构的安全状况.针对水工混凝土结构中裂缝扩展的稳定性问题,主要从断裂力学的角度,以缝端应力强度因子为特征参数,结合某重力拱坝,讨论了裂缝稳定性随水压、温度以及二者的不同组合的演变过程,分析了裂缝的转异特征.对该重力拱坝,水位对应力强度因子的影响较小,裂缝的稳定性主要受温度变化的影响.低温较低水位对裂缝的稳定最为不利,高温低水位对裂缝的稳定性也有一定的影响.还讨论了裂缝的时间效应和转异特征.     

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．     

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。     

古田溪一级重力坝抗震安全研究

采用悬臂梁振型分解反应谱法研究重力坝地震响应.提供了不等间距的悬臂梁柔度计算公式,考虑了地震动水压力的作用与地基弹性的影响,研制了相应的计算程序.利用该程序对古田溪一级重力坝进行了地震烈度7度的抗震计算,得出了一些有价值的结论.     

基于振型分解反应谱法的重力坝抗震安全评价

振型分解反应谱法是重力坝抗震计算广泛采用的一种动力分析方法.目前的静动应力叠加原则基本上可概括为强度最不利应力叠加原则和稳定最不利应力叠加原则.金安桥水电站碾压混凝土重力坝左岸坡坝段群抗震安全评价结果表明,对于重力坝,为偏安全计,当进行抗震强度评价时,必须对静动应力叠加采用强度最不利应力叠加原则,而当进行抗震稳定性评价时,必须对静动应力叠加采用稳定最不利应力叠加原则.评价结果显示,金安桥水电站碾压混凝土重力坝的安全性能满足现行抗震规范的要求,这说明了金安桥水电站碾压混凝土重力坝结构设计合理,能够抵御设防地震.     

高混凝土重力坝整体抗震性能研究

建立了考虑实际地形、地质条件影响的整体重力坝有限元模型,分别以规范反应谱、场地反应谱为目标谱合成了设计地震、校核地震下共4条人工地震波,然后对该整体重力坝模型在4种工况下进行了时程动力分析,并对坝体关键部位的主应力按极限状态公式进行了强度验算,结果表明:在该设计、校核地震作用下,高混凝土重力坝整体抗震性能比单个坝段要强,坝踵垫层混凝土和上、下游折坡处材料抗拉强度均满足要求;坝趾的抗压强度也满足要求,并且具有较大的安全裕度;场地谱人工波的计算结果与规范谱人工波的结果很接近.     

桓仁大头坝劈头裂缝的稳定性分析

用断裂力学对单支墩大头坝的劈头裂缝进行稳定性分析。把劈裂缝视为线弹性的１／４半无限体内半椭圆片状裂缝。用有限元法计算出承载而未开裂的坝体在假定缝面上的应力，运用线性叠加原理计算出裂缝在各种荷载作用下的缝端应力强度因于值ＫＩ，并与二维的ＫＩ值作以比较。通过分析，认为该坝急需防渗加固处理。     

碾压混凝土断裂试验分析与静动态断裂韧度关系研究

碾压混凝土开裂破坏是一个＂损伤——开裂——裂缝扩展——断裂失稳＂动态演变过程,为摸清其损伤断裂理与规,本文完成了12根实际坝体材料碾压混凝土三点弯曲梁试验,分析了强度等级、缝高比对碾压混凝土断裂特性影响.以材料静态断裂试验为础,通过研究声发射信号参量与动态荷载下裂缝扩展关系,到了动静态断裂韧度转化关系.最后利用有限元对武都重力坝裂缝在地震作用下开裂破坏进行分析,为实际坝体混凝土裂缝安全评价提供科学依据.