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国家自然科学基金(51079045)
国家自然科学基金(51079045) 作品数:20 被引量:88 H指数:6 相关作者: 徐磊 任青文 叶志才 张太俊 王山山 更多>> 相关机构: 河海大学 宿迁市水利局 南京林业大学 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 国家重点基础研究发展计划 中央高校基本科研业务费专项资金 更多>> 相关领域: 建筑科学 水利工程 一般工业技术 交通运输工程 更多>>
基于异步粒子群优化算法的边坡工程岩体力学参数反演 被引量:7 2014年 基于现场变形观测资料的优化反演是确定边坡岩体力学参数的主要方法之一,其本质是一个岩体力学参数的寻优过程,因而,如何选择一个高效的优化算法是其核心问题之一.目前,粒子群优化算法已被应用于边坡工程力学参数反演,但其算法实现为同步模式,最优粒子的信息不能及时共享,降低了优化效率,使得反演耗时较多.鉴于此,提出基于异步粒子群优化算法的边坡工程岩体力学参数反演,该算法的搜索步伐并不一致,粒子间表现出异步性,因而寻优效率明显高于同步模式,可有效解决在边坡工程中岩体力学参数反演中存在的低效问题.在此基础上,构建了边坡工程岩体力学参数反演模型,并采用ABAQUS作为反演分析中的正分析工具,给出了边坡工程岩体力学参数反演的实现流程,完成了程序编制,进而通过算例分析,验证了所提出的方法和程序编制的可行性和高效性. 张太俊 徐磊关键词:边坡工程 ABAQUS 地震荷载作用下埋地玻璃钢夹砂管的动力响应分析 被引量:7 2012年 玻璃钢夹砂管在土木水利工程领域得到了愈来愈广泛的应用,但现有的埋地管道地震响应分析模型大多不考虑管-土动力相互作用,且多针对均质材料管道,无法应用于具有明显层状复合材料结构特征的玻璃钢夹砂管。基于玻璃钢夹砂管的层状复合材料结构特征,建立了完整的埋地玻璃钢夹砂管地震响应分析模型,在数值分析模型中,考虑了管-土间复杂的动力相互作用,以及地震散射波从有限域向无限域的传播。算例分析表明,所建立的埋地玻璃钢夹砂管地震响应分析模型可合理地分析埋地玻璃钢夹砂管在地震荷载作用下的动力响应。 徐磊 叶志才 任青文关键词:玻璃钢夹砂管 ABAQUS Theory and methods of global stability analysis for high arch dam 被引量:3 2011年 The global stability of high arch dam is one of the key problems in the safety study of arch dams,but no feasible method with theoretical basis is available.In this paper,based on the stability theory of mechanical system,it is demonstrated that the global failure of high arch dams belongs to a physical instability starting from local strength failure,which is the extreme point instability according to the characteristics of load-displacement curve obtained from the failure process of dam-foundation system. So the global failure of dam-foundation system should be studied with the stability theory of mechanical system.It is also pointed out that the current stability analysis methods used in engineering are consistent with the stability theory,but not established according to the mechanical system stability theory directly.A perfect method can be obtained through the study of physical disturbance equations. REN QingWen 1,LI Qiang 1,JIANG YaZhou 2 & JIANG XiaoLan 3 1 Department of Engineering Mechanics,Hohai University,Nanjing 210098,China关键词:ARCH DAM PHYSICAL INSTABILITY EXTREME INSTABILITY 基于隧道最大开挖进尺的支护时机研究 被引量:1 2014年 利用有限元软件ABAQUS对圆形截面隧道开挖过程进行模拟,采用三维弹塑性有限元模型计算隧道围岩位移,根据规范和工程类比法确定最大开挖进尺,从空间效应角度,提出将最大开挖进尺定围岩的最佳支护时机,使隧道的施工更加高效、有序。 单明章 姚剑雄 吴明白 陶梅关键词:隧道 有限元计算 基于ABAQUS的强度储备安全系数精确自动求解 被引量:4 2011年 强度储备有限元法在工程结构特别是水利工程和岩土工程的整体稳定安全系数求解中得到了愈来愈广泛的应用,但在采用强度储备有限元法进行工程结构整体稳定安全系数求解的计算过程中,存在着耗时多且精度低的问题.为此,基于强度储备法基本理论及ABAQUS软件平台,提出了强度储备安全系数的精确自动求解方法,编制了SCAC程序并进行了工程实例应用.实例应用结果表明,本文所开发的SCAC程序不仅可以极大程度地缩短分析时间,还可实现任意精度强度储备安全系数的全自动计算. 徐磊关键词:ABAQUS 自动计算 灾变条件下高拱坝整体失效分析的理论与方法 被引量:13 2011年 为了发展国民经济,充分利用水资源和水能资源,我国在建和拟建的十多座高拱坝高度在200m以上,达到300m量级,无论是建设规模还是建设难度均为世界之最,存在不少具有挑战性的科学技术问题。它们大多建于西部高山峡谷地区,地形地质条件复杂、环境恶劣、地震烈度高,严重威胁高拱坝的安全。因此,高拱坝在灾变条件下的破坏机制和安全评估一直是坝工专家高度关注的问题。高拱坝的整体破坏机制和相应的分析方法是拱坝安全性研究的主要内容之一,但至今对整体破坏的力学机制没有统一的认识,也没有一个具有力学理论基础的可行方法。该文简略介绍拱坝现行的安全性校核方法,指出存在的问题。根据力学系统的稳定性理论,揭示了高拱坝整体破坏的本质是稳定性问题。基于其破坏过程中荷载位移曲线的特征,论证了高拱坝的失稳破坏是一种由于材料非线性引起的、始于强度破坏的物理不稳定现象,失稳形式为极值点失稳。展示了拱坝整体稳定性的一些分析方法,指出基于弹塑性渐进分析的间接法是目前进行拱坝整体稳定性的可行方法,并通过物理模型试验验证了数值模拟的正确性;同时,也指出该方法并非直接从力学系统稳定性理论导出,科学的分析方法与失稳破坏判据应通过物理扰动方程的研究得到。揭示了非线性对拱坝极限承载能力的影响,理想弹塑性本构和几何线性处理均会高估拱坝的极限承载能力,偏于不安全。给出应用突变理论确定大坝极限承载能力的条件。提出确定极限承载能力的最大弹性变形能判据。 任青文关键词:高拱坝 分析方法 混凝土动态破坏过程超声波测试研究 被引量:4 2011年 混凝土在荷载作用下会产生损伤或破坏,用超声波的方法可测量损伤或破坏的程度。但在荷载作用下混凝土的破坏是一个动态过程,由于测试面发生变形,使常规超声波测试无法完成。本文研制了一个混凝土材料破坏过程超声波测试辅助装置,结合原有的非金属材料超声波检测仪,使测试混凝土材料动态破坏过程成为可能。同时通过辅助装置还可消除试件在破坏过程中由于变形带来的测试误差,可方便、快捷、准确地测试混凝土在荷载作用下的动态破坏过程。采用常规混凝土和冻融混凝土为试件,在材料万能试验机上进行了破坏实验,得到了不同荷载作用下超声波的波速。实验结果表明,混凝土的超声波波速随混凝土的破坏程度不断增大而减小,由此表示可采用超声波测试的方法确定混凝土的动态破坏过程。 王山山 邱玲 王京荣 管英杰关键词:混凝土 超声波 辅助装置 模型材料力学性能参数试验研究 被引量:2 2011年 给出了三种不同配比的由水、石膏、重晶石粉组成的模型材料,对这三种不同配比的模型材料进行了力学性能参数试验,分别测定其材料力学参数,主要包括:抗压强度、抗拉强度、轴心抗压强度、抗弯强度、静力弹性模量,为大缩尺拱坝模型试验材料的选取提供依据。 徐敏 杨振宇 王山山关键词:石膏 地下洞室施工期围岩力学参数反演与力学响应超前预测自动化系统开发 被引量:3 2013年 围岩力学参数反演、围岩与支护结构力学响应的超前预测以及依据超前预测结果开展反馈设计是地下洞室工程信息化设计与施工中的关键技术环节。现阶段,参数反演效率较低,以及数值建模、参数反演与超前预测这一过程无法实现自动化,在很大程度上制约着信息化设计与施工的深入应用。为此,作者提出将优化效率更高的异步粒子群优化算法(APSO算法)应用于围岩力学参数反演,进而构建了地下洞室施工期围岩力学参数优化反演模型;提出文件分块与信息分组及顺序编码技术,实现了有限元正演分析数据文件的参数化自动生成与更新。在上述基础上,给出了地下洞室施工期围岩力学参数反演与力学响应超前预测的实现流程,开发了集数值建模、参数反演与超前预测于一体的自动化系统。算例分析验证了所提出方法与所开发系统的可行性与实用性。 徐磊 张太俊关键词:地下洞室 ABAQUS 基于突变理论的扁拱结构非线性动力稳定分析 被引量:2 2015年 通过突变理论分析扁拱结构在简谐荷载(模拟风荷载)作用下的非线性响应。在假定条件下由扁拱的偏微分运动方程得到非线性振动方程,采用增量谐波法进一步等效为尖点突变模型的标准形式;通过一系列计算数据定量分析了扁拱非线性响应的复杂特征,包括稳定区域和突跳的特点以及各参数的影响。结果表明:扁拱结构的非线性动力响应存在突变现象,跨度、矢高、荷载、阻尼比对扁拱的稳定区域均有影响,合理地选择参数可减小非线性的影响而使结构稳定。 孙敦本 朱晓蕾 任青文关键词:非线性 简谐荷载 突变理论