王翔南
- 作品数：11 被引量：43H指数：5
- 供职机构：清华大学土木水利学院水沙科学与水利水电工程国家重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点实验室开放基金更多>>
- 相关领域：水利工程建筑科学理学一般工业技术更多>>
- 基于XFEM的土体水力劈裂模拟被引量：7
- 2020年
- 水力劈裂会对心墙堆石坝的安全造成严重的负面影响。宏观上,土体水力劈裂可看作是土体在水力楔劈作用下使局部裂缝(薄弱面)进一步发展的破坏过程。XFEM是一种可以有效描述裂缝的数值模拟方法。采用XFEM结合Biot固结理论,并对裂缝单元进行处理,从而以弥散式的裂缝状态和嵌入式的裂缝形态共同描述了土体的水力劈裂过程,并以一个模型算例和挪威Hyttejuvet坝的实际工程算例对方法进行了验证。该工作的成果有助于理解土体水力劈裂的成因和过程,可用于对土工结构物的流固耦合破坏分析。
- 王翔南李全明李全明于玉贞
- 关键词：XFEM水力劈裂BIOT固结理论
- 基于广义塑性模型的高心墙堆石坝反演计算分析被引量：5
- 2020年
- 高堆石坝工程在填筑、蓄水和运行过程中,堆石料常经历复杂多变的应力路径,它所表现出的各向异性和颗粒破碎对其力学特性有明显的影响。采用现有的方法计算高堆石坝变形误差大,其主要原因是目前本构模型在反映堆石料的本质特性方面有待完善。本文构造了各向异性状态参量,定义了参考各向异性状态参数替代基于固定临界状态线的状态参数,可将各向异性、颗粒破碎、复杂应力路径的影响综合考虑到与参考状态线的相对空间位置中。基于参考各向异性状态参数,发展了考虑各向异性和颗粒破碎的堆石料弹塑性本构模型。最后,采用所发展的堆石料广义塑性模型MPZR对已建的糯扎渡高心墙堆石坝进行了应力变形有限元计算分析,并与堆石体内测点的监测值进行对比,验证了模型的可靠性和实用性。
- 张向韬高溢钊王翔南于玉贞
- 关键词：堆石料各向异性颗粒破碎本构模型高堆石坝
- 考虑流固耦合作用的高土石坝动力分析被引量：8
- 2015年
- 在土石坝施工、蓄水和遭遇地震时,流固耦合作用对土石坝的静动力响应有重要影响,应在计算分析中有所考虑。以糯扎渡高心墙堆石坝为例,选用莫尔–库仑弹塑性模型来描述坝料的力学性质,并采用流固耦合的方法对该坝进行了静动力分析。静力分析中模拟了大坝施工和蓄水过程,然后基于静力分析得到的初始应力场,采用完全耦合的非线性方法研究了大坝的地震动力响应。该分析方法能够更为合理准确地描述土石坝在地震动作用下残余变形的发展及超静孔压的累积和消散过程。计算结果表明:超静孔隙水压力随地震过程逐渐累积,最大值出现在心墙的底部;由于鞭梢效应,加速度放大系数在坝顶处达到最大;水平和竖直方向的永久变形同样都是在坝顶处达到最大值。
- 吴永康王翔南董威信于玉贞
- 关键词：流固耦合土石坝动力分析初始应力场
- 考虑施工和畜水影响的局土石坝流固耦合动力分析
- 吴永康王翔南董威信于玉贞
- 基于扩展有限元法的大坝面板脱空三维模拟分析被引量：3
- 2020年
- 混凝土面板与堆石体之间由于变形不协调导致的面板脱空是面板堆石坝工程中常见的现象,严重时可引起面板的开裂并威胁大坝的整体安全,非常有必要计算分析面板是否会出现脱空以及脱空值的大小。针对以往的计算方法难以在直观性、计算精度和容易实施之间取得平衡的现状,尝试将脱空视为物体内部不连续界面发生的相对位移,用扩展有限元法(XFEM)进行模拟分析。首先将一种复合式XFEM接触本构模型扩展到三维,实现在三维条件下XFEM对不连续界面发生张开和错动的表述,再通过一个滑块模型算例用自编程序和ABAQUS的接触力学方法进行模拟和对比,验证该三维界面接触算法的正确性,最后以天生桥面板堆石坝为算例计算了面板部位的脱空情况,并与实测值和对偶mortar方法的计算结果进行对比,验证该方法计算大型实际工程的能力。
- 王翔南郝青硕喻葭临于玉贞吕禾
- 关键词：脱空三维模拟
- 基于扩展有限元法对土体滑坡破坏过程的模拟被引量：4
- 2019年
- 边坡失稳一般经历滑裂面萌生、扩展和贯通的过程。近年发展起来的扩展有限元法(XFEM)可以合理地模拟这一过程,但在实际应用中仍未克服需要预先设定滑裂面的起始位置,以及滑裂面前端扩展方向的判断精度较低等缺陷。首先介绍滑裂面萌生和扩展的判断和程序实现机制。然后提出了确定滑裂面起始位置的方法,重点描述了其中的自动判断裂缝萌生位置的方法,即根据单元内的应力状态求得拉应力水平和剪应力水平,根据其相对关系并结合应力历史进行判断。接着介绍了联合运用扇形控制域和圆形控制域确定滑裂面前端扩展方向的新方法。该方法可提高XFEM对滑坡破坏过程的模拟精度。最后通过两个边坡失稳算例的计算分析验证所提方法的可靠性。
- 王翔南李全明于玉贞喻葭临吕禾
- 关键词：滑裂面
- XFEM对土体三维张拉破坏过程的模拟
- 2018年
- 土体的张拉破坏是岩土工程中常见的破坏形式之一,属于典型的非连续问题,扩展有限元法(XFEM)因在模拟这类问题方面具有更大的灵活性和兼容性近年来发展很快。然而,XFEM在模拟岩土工程中的三维张拉破坏方面还很少见。除了几何上的复杂性以外,开裂方向的判断是个难点。文章在已有的XFEM程序中引入开裂势函数方法以从宏观上更准确地追踪开裂方向,给出了三维裂缝的积分方案,建立了一套能够方便模拟三维条件下土体开裂过程的方法。首先介绍所使用的XFEM程序的理论基础,其次介绍开裂势函数方法在XFEM程序中的实现,再次介绍裂缝面的处理和积分,最后用加入开裂势函数法的XFEM程序对土石坝心墙横向开裂进行模拟,以验证方法的有效性。
- 王翔南李全明彭翀于玉贞吕禾
- 关键词：XFEM裂缝
- 黏性土-结构接触面剪切变形时的渗透机理分析被引量：5
- 2021年
- 高心墙堆石坝在心墙和岸坡混凝土垫层间常设有一层接触黏土。这层接触黏土在缓解心墙与混凝土之间较大的不协调变形的同时还应具有较强的抗渗能力。接触面附近土体在高水头作用下产生大剪切变形,处于复杂的应力、变形和渗流状态。工程界普遍对此处是否更容易发生渗透破坏抱有疑问。接触面剪切-渗流试验的结果显示,在土体与结构之间发生较大剪切错动的情况下,渗透性呈现减小的趋势,但对其机理尚不清楚。本文在Biot固结理论的基础上,结合剪切渗透系数模型反映物理状态和变形对渗流场的影响,利用接触面单元反映试验中不同部件之间的接触关系,建立多体-多场耦合分析方法,对接触面剪切-渗流试验进行了数值模拟。通过分析计算结果,揭示了在接触面剪切-渗流的过程中,土体内部的应力-变形和孔隙比的演化过程以及渗透特性的内在机理。
- 刘千惠王翔南湛正刚于玉贞吕禾
- 关键词：渗流机理高土石坝
- 深厚覆盖层上心墙堆石坝强震动力响应分析
- 王翔南张向韬董威信于玉贞
- 深厚覆盖层上心墙堆石坝强震动力响应分析被引量：7
- 2015年
- 土石坝由于施工便捷、取材方便,是目前我国西部比较常见的一种坝型。但西部地区地震活动频繁且烈度较高,特别是一些土石坝坝基下存在深厚覆盖层,对土石坝的地震动力响应有重要影响。采用黏弹性模型-等效线性化方法对国内某拟建土石坝进行三维动力响应分析。考虑到实际土石坝坝体是不完全排水的,将根据经验公式得到的残余体变分成两部分,一部分转化为残余孔压,另一部分为产生的残余变形。根据有限元计算结果,分析在坝基深厚覆盖层影响下坝体残余变形、加速度响应、残余孔压等动力反应的特征和分布规律。计算结果符合一般规律,说明本文采用的计算方法适用于含深厚覆盖层心墙堆石坝的静动力分析。
- 王翔南张向韬董威信于玉贞
- 关键词：心墙堆石坝深厚覆盖层动力响应
