Structural Research on Embedment of a Bare Deflated Spiral Case

Complete bearing spiral case has not been applied to large power stations in China so far. The proposal of applying complete bearing spiral case necessitates an analysis of the reliability of the spiral case structure and the security of units under various working conditions. In combination with practice of a project, this paper presents a three-dimensional nonlinear finite element static analysis of the concrete using a concrete smeared crack model by means of the well-known finite element method （FEM） software ABAQUS. The stress distribution of the spiral case and reinforcing bars, the range of damages in surrounding concrete, and the displacement of structure are quantified. The computational results indicate that the embedment method ensures the structure＇s safety in strength. At the same time, the result shows that this embedment is a kind of preponderant method for embedment in aspects of economy and technique of construction, and the application of this embedment method to the hydropower station is feasible provided that some proper engineering measures are taken to constrain the width of the concrete in accord with the code＇s requirements. The paper proves the security and reliability of the structural design of spiral case in hydropower station accordingly.     

桩承载力反向自平衡试桩法数值模拟分析

为推动反向自平衡试桩法在实践中的应用,采用有限元分析方法对反向自平衡试桩法进行了数值模拟分析。以管桩为例,运用ABAQUS有限元软件建立反向自平衡试桩法数值模型,分别采用位移控制法和荷载控制法进行桩身和桩顶加载模拟,得到了基桩抗压极限承载力,进行了桩身轴力和桩侧摩阻力分析;对建立的数值模型进行了位移控制法下的静载试验模拟,并与反向自平衡试桩法模拟得到的极限承载力进行了对比分析。模拟结果表明,反向自平衡试桩法确定的基桩极限承载力与静载试桩法结果较为接近,不需要进行正、负摩阻力转换,但也存在平衡点位置的确定问题。     

带支撑节点板钢框架梁柱节点抗弯性能分析

研究了带支撑节点板钢框架梁柱节点的抗弯性能.在ABAQUS有限元分析软件中采用C3D8I单元分别建立了6个由端板或双腹板角钢连接的钢框架梁柱节点模型,其中,2个不带支撑节点板,4个带支撑节点板.研究在正、负弯矩作用下支撑节点板对钢框架梁柱节点承载能力、转动刚度的影响,并分析了增设底角钢、端板外伸等措施对带支撑节点板钢框架梁柱节点抗弯性能的影响.分析结果表明,支撑节点板使钢框架梁柱刚度提高,具有了半刚性,明显提高了节点的抗弯性能,增设底角钢和端板外伸有助于提高带支撑节点板钢框架梁柱节点抗弯性能.     

水电站直埋蜗壳结构受力特性与承载力

基于损伤理论,采用ABAQUS程序对某大型水电站直埋蜗壳方案进行非线性有限元计算,实现了蜗壳加载过程及超载的数值仿真,研究了此新型结构在内水压力上升的过程中钢蜗壳和钢筋应力、混凝土开裂区和机墩上抬位移的变化规律以及结构的超载能力．结果表明：当荷载达到0．5倍的设计内水压力时,蜗壳外围混凝土将进入开裂阶段,钢蜗壳和钢筋应力变化加快,机墩上抬位移变化速率也增加;但是在设计荷载作用下直埋蜗壳的整体安全度仍然很高,其内水压力的超载安全系数在2．0以上．这种蜗壳结构型式应用于实际工程是完全可行的．     

ABAQUS在大体积混凝土徐变温度应力计算中的应用

对ABAQUS进行了二次开发,建立了弹性徐变本构模型,提出了一种考虑表面散热对水管冷却影响的等效算法,并进行了数值测试和分析.结果表明,在ABAQUS中增加上述模型和算法后,可以实现大体积混凝土温度场和徐变应力的计算,拓宽ABAQUS软件在土木工程中的应用范围.     

无限介质中波动分析的显式时域辐射边界

基于柱面波和球面波动方程,推导建立了适用于无限介质中二维和三维瞬态波动分析的显式时域辐射边界条件公式。通过与有限元法相结合,可直接在时域内求解无限介质中瞬态波动问题。将这种边界条件以子程序方式加入到通用有限元程序ABAQUS中,结合隐式有限元技术,分析无限介质中波的传播问题。二维和三维瞬态辐射模拟问题的数值算例结果说明,该文方法是十分有效的。文中还对此辐射边界条件公式的数值稳定性进行了分析,并给出了相应的稳定性判据。     

二维多晶体材料微结构的力学响应计算

为了研究二维多晶体材料微结构细观尺度的力学性能和失效行为,将材料微结构细观力学响应的数值计算建立在材料微观组织结构的代表性体积单元(RVE)上.利用已开发的材料微观组织结构仿真软件ProDesign构造出二维多晶体材料微结构模型,采用C程序设计和Python脚本语言混合编程的方法,开发出用于材料微结构有限元网格划分与细观应力响应计算的软件AutoRVE,这对评估微裂纹的启裂、扩展,预测复合材料微结构材料损伤后的材料性能,推演微结构"虚拟失效"行为具有指导意义.     

ABAQUS GUI二次开发在三维编织复合材料增强相RVE创建中的应用

采用代表性体积单元法(RVE)构建三维编织复合材料增强相微结构模型,是实现多尺度分析的有效途径。考虑到纤维增强相的几何特征要求随单束纤维横截面的形状及其中单根纤维的总数而改变,应用PYTHON进行ABAQUS GUI二次开发,建立自定制图形用户界面,实现人机交互,完成自动创建纤维增强相RVE的过程。结果表明:1)通过ABAQUS GUI二次开发的图形用户界面,不但可以实现自动创建增强相RVE,并且大大简化了该建模过程;2)借助自定制的图形用户界面,输入关键参数,可实现数据的海量化处理。     

覆冰导线舞动数值仿真分析

利用ABAQUS有限元分析软件,通过欧拉梁单元的自由度释放和设置材料为不可压缩,模拟得到具有扭转自由度的覆冰导线的索单元,进一步利用用户自定义单元模拟覆冰导线所受的阻力、升力和扭矩空气动力载荷,分析了覆冰导线的舞动现象,并通过覆冰单导线与覆冰双分裂导线舞动模拟算例验证了方法的正确性。模拟研究了覆冰初始攻角、线路档距和导线初始张力等因素对覆冰导线舞动的影响规律。所得结果对覆冰导线舞动和防舞技术的研究具有一定的参考价值。     

基于ABAQUS的三维粘弹性边界单元及地震动输入方法研究

基于大型通用有限元软件ABAQUS,利用FORTRAN语言编写了适用于粘弹性人工边界的外源波动输入子程序SDAB.FOR.该子程序包含粘弹性边界和加载两部分,粘弹性边界通过子程序UEL结合隐式积分算法定义粘弹性边界单元对整个系统的雅克比矩阵贡献来实现;人工边界上的总波场分解为无局部场地效应影响的自由场与局部场地效应引起的散射场,地震波作用于人工边界的自由场荷载可由设计地震动位移时程和速度时程统一表达,利用描述法向荷载和切向荷载的加载子程序DSLOAD、UTRACLOAD实现,从而可方便实现地震动的有效输入,避免了单独求解自由场.将考虑粘弹性边界条件的外源波动输入和内源地震动输入方法分别应用于某高拱坝的动力响应分析,并与常规无质量地基模型计算结果进行了对比,结果表明,考虑地基辐射阻尼的两种地震动输入方法均会显著降低结构的动力响应,其中采用外源波动输入方法的降幅更大.