基于特征的ADINA有限元建模及边坡应用简化分析

摘要

水利水电工程中常常会遇到大量的岩石边坡工程问题，给坝址选择、枢纽布置、地质工程设计与施工等各方面带来了很大的困难，有些问题已成为了工程建设与工程安全的重要制约因素。随着水利水电工程设计要求不断提高，水利水电工程库区边坡稳定问题受到地质工程师、工程设计和施工人员等广泛而密切的关注，其中有限元FEA方法是一种普遍采用的分析方法。 但是，有限元模型的建立在有限元分析中所花费的时间和精力最多，据统计占总工作量的50-80％以上。有限元模型自动生成的难题长期以来是影响FEA 技术推广应用的最大障碍，成为FEA的一大瓶颈，严重阻碍着FEA技术的应用和发展。如何提高有限元分析建模的效率，将特征造型技术应用于有限元模型的自动生成是解决这一瓶颈问题的最佳选择，也是必然选择。从这个意义上讲，研究基于特征的有限元模型的自动生成也具有重大意义和工程实用价值。 本文叙述了面向设计和面向有限元分析的特征建模技术，具体阐述两者在特征建模中特征的定义、特征的分类、特征间的联系、特征造型的一般方法、特征的表示、特征造型的实现原理等内容，以及面向设计的特征建模和面向有限元分析的特征建模两者之间的区别和联系；接着，讨论了基于特征的模型抽象简化问题，主要分三个方面:基于特征的细节删除，基于特征的减维，基于特征的对称性简化；最后，结合里底水电站右岸边坡工程，采用基于特征的思想方法，根据现有ADINA软件，建立了里底右岸边坡的三维有限元模型。 分析结果表明：当满足一定条件时，基于特征的ADINA 有限元边坡建模是可行的。 这种方法有三个优点：（1）有利于实现ADIANA 有限元并行建模；（2）能够帮助合理的规划整个有限元建模过程；（3）有利于ADINA 有限元建模的程序化，提高建模效率。 这些研究为今后ADINA在边坡分析中的广泛应用进行了有益的探索。