基于ANSYS的拱坝可视化建模和有限元仿真分析

摘要

复杂的地形地貌和地质条件下拱坝有限元模型建立和非线性仿真分析是目前拱坝设计和分析中的重要研究课题.该文对拱坝的分析方法做了总结对比,研究了有限元分析中的可视化、参数化方法及它们实施技术,开发了基于ANSYS平台的拱坝有限元仿真分析系统,并结合实际工程对福建省寿宁县境内牛头山水电站双曲拱坝进行了三维非线性有限元整体稳定仿真分析.首先,研究了有限元中的可视化理论、参数化技术和ANSYS软件的二次开发技术,介绍了拱坝有限元可视化建模的参数化原理和实施技术,以ANSYS为平台,并结合AutoCAD软件强大的图形处理功能,利用ANSYS提供的UIDL、APDL等二次开发技术,开发了具有水工特色的拱坝仿真分析系统,利用它可较方便地对复杂地基上的拱坝进行有限元建模和仿真分析.然后,研究了非线性有限元仿真分析的基本原理及其在ANSYS软件中的具体实现.阐述了三类非线性问题,讨论了弹塑性分析的基本方程和常用的强度准则,并较详细介绍了ANSYS中有限元仿真分析的基本过程.接着,探讨比较了拱坝坝肩稳定分析方法,重点介绍了刚体极限平衡法和有限元法,比较了它们的优缺点,简单论述了坝肩稳定的失稳判据.最后,对牛头山水电站双曲拱坝进行了有限元建模和三维非线性有限元仿真分析,计算分析了各种情况下坝体和基岩的应力位移规律,对大坝的整体安全度进行了综合评判.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1国内外拱坝发展概况

1.2拱坝的结构特点及应力位移分析方法

1.3研究的目的和意义

1.4本文主要内容

第二章基于ANSYS的拱坝有限元仿真分析系统开发

2.1引言

2.2有限元可视化技术

2.3 ANSYS软件的二次开发技术

2.4有限元参数化技术

2.5基岩及断层建模

2.6 ANSYS中拱坝有限元仿真分析系统开发

2.7本章小结

第三章非线性仿真分析基本原理及其在ANSYS中的实现

3.1引言

3.2弹塑性分析基本原理

3.3 ANSYS中基本分析过程

3.4材料非线性分析过程

3.5有限元分析流程

3.6本章小结

第四章拱坝坝肩稳定分析方法

4.1引言

4.2刚体极限平衡法

4.3有限单元法

4.4本章小结

第五章工程应用

5.1引言

5.2概述与研究内容

5.3牛头山拱坝有限元建模与仿真分析

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致 谢