洛惠渠大坝结构有限元分析

论文摘要

经过几十年的水电建设,中国已经建成了一批大坝,由于当时科技水平的限制,很多大坝在设计、施工以及地质勘测上都存在一些问题,且随着坝体的老龄化,其中某些大坝出现了一系列的病害问题,因此对其进行除险加固研究是十分迫切且必要的。本文采用有限元方法和大型通用有限元软件ANSYS对洛惠渠大坝及闸室进行了静力和动力分析,为其加固改造提供依据。本文的主要工作包括以下几个方面:(1)系统介绍了拱坝设计发展概况及其结构特点、有限单元法的基本原理和基本步骤、有限元动力分析的基本原理和基本步骤、有限元分析软件ANSYS的功能以及地震反应分析中所采用的地震波方法,为洛惠渠大坝结构有限元分析提供理论基础和技术支持。(2)用有限元静力分析的方法对洛惠渠大坝在行静水压力、泥沙淤积压力、温度荷载和自重等作用下,进行静力分析,得到了坝体及闸室在各种工况下的最大应力值及位置。(3)用有限元动力分析的方法对洛惠渠大坝在地震波作用下,进行动力分析,得到了坝体及闸室在温升和温降两种工况,在不同的地震波下的最大应力值及位置。(4)通过对洛惠渠大坝的有限元分析,其结果为实际工程中不同结构形式拱坝的应用提供可靠的理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 拱坝设计发展概况及其结构特点
• 1.1.1 拱坝设计发展概况
• 1.1.2 拱坝的结构特点
• 1.2 拱坝应力分析方法
• 1.2.1 拱梁分载法
• 1.2.2 有限元法
• 1.2.3 模型试验
• 1.2.4 其它方法
• 1.3 拱坝有限元应力控制标准
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 有限元单元法及ANSYS软件简介
• 2.1 有限元方法的历史
• 2.2 有限元的主要内容
• 2.2.1 有限单元法的弹性力学基础
• 2.2.2 最小势能原理
• 2.2.3 有限单元法的基本思路
• 2.2.4 有限元分析的基本步骤及表达式
• 2.2.5 空间有限单元法简介
• 2.2.6 高斯积分法
• 2.3 有限元动力分析
• 2.3.1 有限元动力分析原理
• 2.3.2 非线性问题的一般处理方法
• 2.3.3 运动微分方程
• 2.3.4 质量矩阵与阻尼矩阵
• 2.4 ANSYS—结构有限元分析软件
• 2.4.1 ANSYS软件简介
• 2.4.2 ANSYS软件功能
• 2.4.3 ANSYS结构有限元分析流程
• 2.5 人工地震波的生成与地震波的选取
• 2.5.1 地震波的生成简介
• 2.5.2 地震波合成的方法
• 2.5.3 地震波的选择
• 2.6 本章小结
• 第三章 洛惠渠大坝有限元静力分析
• 3.1 工程概况
• 3.2 荷载计算及工况组合
• 3.2.1 荷载计算
• 3.2.2 工况组合
• 3.3 计算模型及结构离散
• 3.3.1 计算模型
• 3.3.2 材料参数
• 3.3.2 结构离散
• 3.4 计算结果及分析
• 3.4.1 材料的控制应力
• 3.4.2 变形结果分析
• 3.4.3 应力结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 洛惠渠大坝地震响应分析
• 4.1 地震作用理论
• 4.1.1 静力作用理论
• 4.1.2 反应谱理论
• 4.1.3 直接动力分析理论
• 4.2 ANSYS分析方法
• 4.2.1 谱分析技术
• 4.2.2 瞬态动力学分析技术
• 4.3 计算结果及分析
• 4.3.1 地震波选取
• 4.3.2 位移计算结果及分析
• 4.3.3 应力计算结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论及分析
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介