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塔顶排架结构对进水塔动力响应的影响

水电能源科学 2024年 160-164页

作者：杨子照张继勋任旭华陈旻铭河海大学水利水电学院

进水塔顶部启闭机室通常为排架结构，地震时往往先发生损坏导致水电站无法正常运行。为探索塔顶排架结构对进水塔动力响应的影响，针对某抽水蓄能电站下水库的进水口结构动力响应开展研究。基于双自由度无阻尼简化体系进行理论探索，并... 详细信息

进水塔顶部启闭机室通常为排架结构，地震时往往先发生损坏导致水电站无法正常运行。为探索塔顶排架结构对进水塔动力响应的影响，针对某抽水蓄能电站下水库的进水口结构动力响应开展研究。基于双自由度无阻尼简化体系进行理论探索，并采用三维非线性有限元数值模拟方法计算进水塔有、无塔顶排架两种工况的自振特性、位移、加速度、应力、损伤体积比和能量耗散等指标来对比研究。任意时刻的地震反应用时程分析法求解，并引入黏弹性人工边界模拟地基辐射阻尼作用。结果表明，地震时进水塔—排架系统可能会产生鞭梢效应进而减小进水塔的动力响应。塔顶排架使进水塔的自振频率提高约2.10%～3.80%，使塔体关键点最大相对位移的最大值及最大加速度的最大值减小，减幅分别大于23.94%、22.30%。有排架时进水塔的拉应力降低而压应力增大，损伤体积比、塑性耗散能、损伤耗散能最大可减小23.93%以上。塔顶排架结构可以减小进水塔地震动力响应，对进水塔的抗震性能具有积极影响。

关键词：进水塔排架结构动力响应黏弹性人工边界混凝土塑性损伤

富水区地下泵房渗流场及其对衬砌结构影响的数值分析

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水电能源科学 2024年第2期42卷 94-98页

作者：曹远宜张继勋任旭华杨翔河海大学水利水电学院江苏南京210098

地下水在地层中运动会影响地下泵房结构的安全,在渗透水压力作用下洞室围岩易引发渗透问题致使洞室及厂房内部渗水,高地下水位产生的外水压力会影响地下洞室厂房衬砌结构安全。结合某富水区泵站工程,采用数值分析方法,构建了三维有限元... 详细信息

地下水在地层中运动会影响地下泵房结构的安全,在渗透水压力作用下洞室围岩易引发渗透问题致使洞室及厂房内部渗水,高地下水位产生的外水压力会影响地下洞室厂房衬砌结构安全。结合某富水区泵站工程,采用数值分析方法,构建了三维有限元模型,基于流固耦合理论,对工程区的渗流场进行分析,并研究了不同灌浆圈厚度、不同衬砌透水性下工程区外水压力变化规律。结果表明,增加灌浆圈厚度或增强衬砌的透水性均可降低衬砌外缘上的外水压力,研究成果可以为类似工程提供参考。

关键词：地下泵房衬砌支护措施渗流流固耦合

翁结水库碾压混凝土重力坝动力特性及其抗滑稳定分析

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三峡大学学报（自然科学版） 2024年第2期46卷 35-41页

作者：严克兵杨翔朱代富任旭华张继勋黄河勘测规划设计研究院有限公司郑州450003 河海大学水利水电学院南京210098 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司长沙410014

重力坝是水利工程中最常用的主要水工建筑物之一,混凝土重力坝在地震作用下的动力稳定是坝工设计中的重要问题.本文以翁结碾压混凝土重力坝为对象,取位于河谷中的7、8号溢流坝段和9号非溢流坝段,建立三维有限元模型,通过计算分析了碾压... 详细信息

重力坝是水利工程中最常用的主要水工建筑物之一,混凝土重力坝在地震作用下的动力稳定是坝工设计中的重要问题.本文以翁结碾压混凝土重力坝为对象,取位于河谷中的7、8号溢流坝段和9号非溢流坝段,建立三维有限元模型,通过计算分析了碾压混凝土重力坝在不同工况下的应力变形规律及抗滑稳定性.结果表明:静力荷载作用下,坝体位移符合重力坝一般规律,坝踵主拉应力范围较小;动力荷载作用下,位移等响应在坝顶达到最大,符合鞭鞘效应特征,同时坝体残余位移较小,坝体在一些部位出现瞬时拉应力超标现象,坝基塑性区未发生贯通;对7、8号坝段和9号坝段在建基面及碾压层面进行抗滑稳定验算,坝体坝基均满足稳定要求.

关键词：碾压混凝土重力坝有限元法静力分析动力特性稳定性

显式算法中三维黏弹性人工边界应用及输水隧洞动力响应分析

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水力发电 2024年第1期50卷 20-25,70页

作者：陈旻铭任旭华张继勋河海大学水利水电学院江苏南京210024

为确保大型复杂三维有限元模型动力响应分析的稳定性及高效性,结合二维黏弹性边界理论及其在动力显式分析中稳定性的改善方法,提出了一种适用于ABAQUS/Explicit模块的三维黏弹性人工边界方法,并依托某输水隧洞与临近高铁隧道的立交工程... 详细信息

为确保大型复杂三维有限元模型动力响应分析的稳定性及高效性,结合二维黏弹性边界理论及其在动力显式分析中稳定性的改善方法,提出了一种适用于ABAQUS/Explicit模块的三维黏弹性人工边界方法,并依托某输水隧洞与临近高铁隧道的立交工程,在设有三维黏弹性边界的基础上研究高速列车振动荷载对既有水工隧洞的振动影响特性。结果表明,采用动力显式分析时,稳定性改善后的黏弹性人工边界具有良好的吸能效果,满足远域地基的回弹性能;振动荷载对输水隧洞的动力影响随着作用距离的增大而减小,且各断面的动力响应极值均出现在底板中心。

关键词：输水隧洞动力响应黏弹性人工边界三维有限元显式算法

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大型地下厂房围岩稳定性及支护措施研究

水力发电 2024年

作者：任家辰张辉任旭华张继勋朱代富陆嘉伟河海大学水利水电学院中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司

为研究大跨度、高边墙地下厂房开挖过程中出现的围岩稳定性问题及不同支护措施效果，以西南地区某大型水电站工程为例，采用三维非线性有限元法分析地下厂房围岩稳定性，并建立三维地质模型，对比分析不同支护工况下地下厂房围岩变形、... 详细信息

为研究大跨度、高边墙地下厂房开挖过程中出现的围岩稳定性问题及不同支护措施效果，以西南地区某大型水电站工程为例，采用三维非线性有限元法分析地下厂房围岩稳定性，并建立三维地质模型，对比分析不同支护工况下地下厂房围岩变形、应力变化及塑性区的分布规律。结果表明，洞室顶拱、底板及拐角处易产生应力集中现象，洞室开挖面切割出的岩体存在塑性损伤的风险；相较于无支护措施开挖，采取支护措施后，不同工况下地下厂房围岩变形量、应力集中现象以及塑性区分布均有不同程度的减少；喷混凝土层+锚杆+预应力锚索系统支护的效果最为显著，对围岩变形和损伤的控制作用优于锚杆+预应力锚索支护和喷混凝土层支护。

关键词：地下厂房围岩稳定性支护措施变形应力集中塑性损伤有限元法

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任旭华作品

中国书法 2018年第9期 183-183页

作者：任旭华

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三维数值流形法覆盖系统生成算法研究

岩土力学 2022年第S1期43卷 633-640页

作者：杨石扣任旭华张继勋艾华东江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000 河海大学水利水电学院江苏南京210098

覆盖系统生成效率低是当前制约三维数值流形法在大型实际工程中应用的瓶颈问题。通过改进三维覆盖系统的生成算法,提出了改进的布尔交运算生成三维覆盖系统的算法,并采用C++语言编写了相应的程序。根据数学网格与物理域的拓扑几何关系,... 详细信息

覆盖系统生成效率低是当前制约三维数值流形法在大型实际工程中应用的瓶颈问题。通过改进三维覆盖系统的生成算法,提出了改进的布尔交运算生成三维覆盖系统的算法,并采用C++语言编写了相应的程序。根据数学网格与物理域的拓扑几何关系,确定采用传统布尔交运算还是由数学网格直接生成流形块体,并对生成的流形块体进行三维块体有效性检查,满足要求后即可生成新的三维流形单元,进而生成所有前处理三维覆盖系统。选取两个简单算例和一个边坡工程问题来说明所提方法的可行性和计算程序的正确性,并通过对比分析说明方法的计算效率。计算结果表明,改进的布尔交运算比传统布尔交运算更高效;随着网格密度的增加,生成一个单元的平均耗时逐渐减少;随着物理域边界复杂程度增加,所提方法计算效率逐渐降低。为今后采用数值流形法进行结构分析奠定基础,具有较强的实际应用价值。

关键词：数值流形法覆盖系统布尔交运算三维流形单元数学网格

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基于数值流形法的三维裂纹扩展研究

岩土力学 2018年第S1期39卷 488-494页

作者：杨石扣张继勋任旭华河海大学力学与材料学院江苏南京211100 河海大学水利水电学院江苏南京210098

基于数值流形法(NMM)进行三维裂纹扩展分析研究,编写了相应的C++程序。充分发挥数值流形法在非连续变形分析领域的优势,不需要扩展有限元中的水平集和阶跃函数概念,应用数值流形法计算结果分析裂纹尖端线的破坏状况,对已有的非局部求迹... 详细信息

基于数值流形法(NMM)进行三维裂纹扩展分析研究,编写了相应的C++程序。充分发挥数值流形法在非连续变形分析领域的优势,不需要扩展有限元中的水平集和阶跃函数概念,应用数值流形法计算结果分析裂纹尖端线的破坏状况,对已有的非局部求迹法和三角形推进法进行简化和扩展,提出一种简化算法确定最终的新裂纹扩展面。应用简化算法对水平钱币型裂纹扩展问题进行数值模拟和对比分析研究。计算结果表明,基于数值流形法的三维裂纹扩展算法是可行的,采用简化处理之后,克服原有算法的不足,大大减少了新裂纹尖端线和新裂纹面的数目,降低了计算网格对新裂纹面的影响,提高了计算效率和扩大了应用范围。

关键词：数值流形法(NMM) 三维裂纹扩展裂纹尖端线三角形推进法

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新型地质力学模型相似材料制备及试验

人民长江 2022年第S2期53卷 113-118页

作者：许韬高懿伟张继勋任旭华马子昌中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122 河海大学水利水电学院江苏南京210018

在充分调研和试验的基础上,提出了一种以石膏为胶结材料,机油为调节材料,以精铁粉、腻子粉、石英砂为骨料的新型相似材料,简称PEIPQ材料。对该新型材料开展了正交试验,对多种材料配合比与其力学参数间的关系进行了敏感性分析和线性回归... 详细信息

在充分调研和试验的基础上,提出了一种以石膏为胶结材料,机油为调节材料,以精铁粉、腻子粉、石英砂为骨料的新型相似材料,简称PEIPQ材料。对该新型材料开展了正交试验,对多种材料配合比与其力学参数间的关系进行了敏感性分析和线性回归分析,提出了一种符合工程原岩相似关系的配合比。结果表明:与传统材料相比,PEIPQ材料的力学参数变化范围广,养护时间短,适用性强,价格低廉且安全无毒;石膏对抗压强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角的敏感性最高,机油次之,骨料含量的敏感性最低;用原岩的理论相似材料验证了回归方程的准确性,理论计算结果与试验结果基本一致。相关研究可为地质力学模型材料的研究和地质力学模型试验的开展提供一定的参考。

关键词：相似材料相似准则敏感性分析线性回归分析地质力学模型试验水工隧洞