面向对象自适应渗流有限元分析软件的研究和实现

采用面向对象技术,应用C++研制了一个自适应渗流有限元分析系统。该软件系统的前处理过程用对象化建模,具有实现方便,界面友好的优点。自适应有限元模块的引入使该系统具有规范性和客观性,计算结果不会因人而异,且后处理界面形象直观。笔者还给出了一个土坝渗流的实例,验证了该软件的可用性和优点。     

金沙江虎跳峡水电站龙蟠坝区坝肩边坡的稳定性研究

论文从龙蟠地区的基本地质环境入手,分析了工程区的地貌地质特征,以此获取了客观的计算模型。在此基础上,对在现今应力场作用下工程坝肩边坡的稳定性采用了有限元模拟,并对模拟的结果进行分析,得出坝肩边坡在现今应力场作用下左岸岩体应力-形变处于明显卸荷状态,右岸滑坡体处于明显的应力松驰阶段,但总体来说坝肩边坡在天然状态下是处于稳定状态的;同时对右岸滑坡体采用不平衡推力法对各种工况条件下的稳定性进行计算,并对计算结果进行分析得出右岸滑坡体在各种工况条件下也是处于稳定状态的。      

有限元软件与通用图形软件间无缝连接的研究

采用面向对象技术,结合已开发的自适应有限元软件AFEAS,探索并实现了它和AutoCAD软件图形的无缝连接,并给出了一个简单的滑坡示例,验证了该方法的可行性和优点。     

超长灌注桩桩-土界面剪切模型及其有限元模拟

由于超长灌注桩为摩擦型桩,建立合适的桩-土界面剪切模型将成为合理且有效地模拟分析其承载变形特性的关键。基于超长灌注桩桩侧摩阻力? 随桩-土相对位移w发挥性状,将? - w关系定义为硬化和软化两种类型,进而将桩侧摩阻力发挥模式分为全硬化模式、全软化模式和混合模式。建立超长灌注桩桩-土界面剪切硬化模型和软化模型,运用ABAQUS二次开发子程序FRIC将建立的剪切模型嵌入有限元,实现剪切模型的有限元模拟,单桩算例表明,剪切模型在ABAQUS中实现是成功的。运用建立的桩-土界面剪切模型对现场试验试桩进行有限元模拟,模拟结果与实测结果较为吻合,表明所建立的桩-土界面剪切模型及其有限元模拟对于超长灌注桩承载变形计算具有合理性和可行性。     

MT有限元模拟中截断边界的影响

利用有限元方法进行大地电磁正演数值模拟时,由于是在有限网格区域上的数值计算,模拟计算时的网格边界为截断边界,而有限元数值模拟时的大地电磁场边界条件需要在足够远处才能够满足,所以截断边界的存在可能会使大地电磁正演模拟的边界条件无法满足,致使对计算结果和计算精度产生影响。利用有限元二维正演程序,在网格边界处加载一维情况下的大地电磁场,然后固定研究区域的网格剖分,并对一维地电模型和二维地电模型在改变有限元网格边界大小的情况下进行计算。在对一维模型进行模拟计算时,截断边界对边界条件没有影响,边界条件自然满足。而对二维模型进行模拟计算时,截断边界的存在对计算结果有较大影响。利用趋肤深度作为有限元网格边界变化的量度,通过改变网格边界大小,对不同的二维地电模型进行计算比较,总结出适合大地电磁有限元正演模拟的参考网格边界。     

土钉支护弹塑性数值分析及稳定性探讨

用三维弹塑性有限元法对土钉支护进行了边开挖、边安装土钉和喷射混凝土面层的施工过程的数值模拟分析。通过一种强度折减技术探讨了土钉支护的稳定性。研究结果表明，施工过程中在不同的使用荷载作用下受力最大的土钉并不是一成不为的，因此，在土钉支护工程中不能随意地缩短某层土钉的长度。数值计算确定的潜在滑裂区和局部破坏区符合实际情况，认为钉体拔出是土钉支护最可能出现的内部失稳形式。     

碎石土滑坡的因素敏感性计算分析

通过资料搜集整理和分析、现场工程地质调查与勘探和室内外的物理力学试验,采用弹塑性接触有限元强度折减法、不平衡推力法和数理统计分析法,结合工程实例,分析了影响碎石土滑坡各因素的敏感性,结果表明,按因素敏感度从大到小排列,主要影响碎石土滑坡稳定性的因素依次为滑面岩土体内摩擦角、地形坡度、滑体饱水面积比和滑面岩土体的内聚力。地形坡度大、具有低内摩擦角滑面的碎石土滑坡的整体稳定性较差,而连续降雨、强降雨会抬高地下水位增大滑体饱水面积比,降低滑面带岩土体抗剪强度,增加下滑力,对碎石土滑坡的稳定性将产生最不利的影响。同时,在对碎石土滑坡进行加固处理时,必须优先考虑采取提高滑面等效内摩擦角、降低地形坡度结合降低地下水位措施,其次考虑采取提高滑面岩土体内聚力的措施。     

海洋平台复杂节点阴极保护电位分布的有限元法计算

了解阴极保护电位分布是合理设计阴极保护工程的必要条件和评价阴极保护效果的重要依据。本文应用有限元素法(FEM)计算海洋平台复杂节点表面的阴极保护电位分布。在实验室通过边界条件试验建立数学模型,计算海水中被保护的I,Y,K型复杂节点电位分布情况。计算结果与测量结果吻合得很好,说明FEM能够应用于海洋平台复杂节点阴极保护电位分布的计算,所获得的边界条件合理。     

地铁隧道地震反应非线性分析

本文对动力有限元法中的一系列问题进行了讨论,对土体动力本构模型和土-结构接触面模型的设定提出了建议．在此基础上以天津地铁1、2号线工程为实例,分别对水平地震作用下圆形盾构隧道的动位移、动应力与动应变以及地表位移等动力反应进行了非线性分析,得出了一些有益的规律和结论,从而为地铁隧道的抗震设计与研究提供参考和依据。     

三维井地电阻率有限元数值模拟及反演

油气资源和矿产资源勘探中,常需要较大的勘探深度和高的深部分辨能力,充分利用现有钻孔的三维井地电阻率成像技术能够适应于这种要求。通过设计一个高阻水平板状体模型,利用Ansys有限元软件对模型进行三维井地电阻率法有限元正演计算,并将模拟的响应视电阻率作为反演的输入,结合平滑约束最小二乘反演,分析了异常特征和分布规律,其结论和认识具有一定实用价值。