泥石流作用下砌体结构的破坏机理和防倒塌分析

摘要

泥石流是一种常见的山地自然灾害，以其突发性和极强的破坏性最为显著。作为全球性的自然灾害，泥石流给世界各地区人民的生活和生产带来了巨大损失，并对人民群众的生命安全造成了极大威胁，因此泥石流灾害的研究是当前的重要课题。
　　 砌体结构建筑是中国山区较为普遍的一种建筑形式，准确的了解砌体结构建筑在泥石流冲击作用下的破坏机理，对防灾工程的设计起到了一定的指导作用。为了展开这一方面的研究，本文借助LS-DYNA软件对泥石流作用下砌体结构的破坏进行了数值模拟。主要研究工作如下:
　　 (1)从结构整体变形出发，对泥石流和结构的作用过程进行了分析，并分别从不同时刻对结构的破坏进行了描述。利用后处理器LS-Prepost，绘制出构造柱的位移云图，并对构造柱的位移和受力特点进行了分析。在构造柱上设置关键点，绘制出关键点的位移曲线和速度曲线，得出构造柱在泥石流的冲击作用下的最终位移。
　　 (2)从系统能量出发，绘制出了系统能量时程曲线，通过曲线分析验证了计算结果的准确性，并从能量角度对泥石流和结构的相互作用进行了分析。
　　 (3)根据结构破坏机理分析的结果，在原有模型的基础上提出了三种改造方案，并利用LS-DYNA软件进行计算。分别从结构整体变形、系统能量、关键点位移和速度出发进行对比分析，总结出预防结构倒塌的有效措施。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 有限元分析模型的建立

2．1 LS-DYNA的适用性

2．2 材料模型

2．2．1 砖混材料

2．2．2 泥石流材料

2．2．3 刚性地面材料

2．3 分析单元

2．4 建模中应注意的问题

2．4．1 流固耦合分析方法

2．4．2 网格划分

2．4．3 接触类型的选择

2．4．4 穿透问题及解决措施

2．4．5 沙漏控制

2．4．6 负体积的产生及解决方法

2．5 本章小结

第3章 泥石流作用下砌体结构的破坏机理

3．1 模型建立及网格划分

3．1．1 模型建立

3．1．2 模型网格划分

3．2 控制参数

3．2．1 计算时间

3．2．2 输出文件

3．2．3 高级求解

3．3 动力分析结果

3．3．1 结构整体变形

3．3．2 关键点位移和速度

3．3．3 系统能量

3．4 本章小结

第4章 砌体结构防倒塌分析

4．1 方案一

4．1．1 建立模型

4．1．2 关键点位移

4．1．3 关键点速度

4．2 方案二

4．2．1 建立模型

4．2．2 关键点位移

4．2．3 关键点速度

4．3 方案三

4．3．1 建立模型

4．3．2 关键点位移

4．3．3 关键点速度

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录B 攻读学位期间所取得的科研成果