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堆石料宏细观力学特性离散元分析

人民长江 2024年第2期55卷 203-210页

作者：杨舒涵漆天奇刘嘉英长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010 国家大坝安全工程技术研究中心湖北武汉430010 浙大城市学院工程学院浙江杭州310015 城市基础设施智能化浙江省工程研究中心浙江杭州310015

堆石料的力学特性直接影响堆石坝工程的设计、施工和运行,对坝体变形及安全有重要影响。基于大石峡混凝土面板堆石坝工程,采用离散单元法(DEM)建立了接近于3BA区堆石料真实颗粒形状的椭球颗粒试样,开展了一系列常规三轴数值试验,研究了... 详细信息

堆石料的力学特性直接影响堆石坝工程的设计、施工和运行,对坝体变形及安全有重要影响。基于大石峡混凝土面板堆石坝工程,采用离散单元法(DEM)建立了接近于3BA区堆石料真实颗粒形状的椭球颗粒试样,开展了一系列常规三轴数值试验,研究了3BA区堆石料的宏、细观力学特性。通过不同围压下的宏观应力应变演化曲线,获得堆石料的宏观应力、变形指标。采用平均接触力将接触网络划分为强、弱2个子网络,分析强、弱接触网络的配位数分布与拓扑演化规律。结果表明:割线模量、泊松比、峰值内摩擦角与围压呈线性变化,剪胀角与围压呈非线性变化;颗粒体系内接触的拓扑演化主要发生在弱接触网络,进而影响堆石料的宏观体积变化,强接触网络内的接触保持不变,为堆石料提供稳定的传力通道。研究结果可用于指导实际工程中不同围压下宏观力学指标的选取。

关键词：离散元椭球颗粒试样宏观力学指标强弱接触网络拓扑宏细观特性

基于耦合水化模型的超高掺粉煤灰混凝土性能研究

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水利水电快报 2024年第4期45卷 85-93页

作者：漆天奇杨舒涵长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430072 国家大坝安全工程技术研究中心湖北武汉430072

为通过数值手段模拟高粉煤灰掺量的水工混凝土的性能演化过程,探讨超高掺粉煤灰混凝土的应用价值,以相关试验成果为基准,采用热-化-力耦合方法模拟粉煤灰掺量为35%,80%的水工混凝土的水化放热过程,建立热力学参数与水化度的关系。在此... 详细信息

为通过数值手段模拟高粉煤灰掺量的水工混凝土的性能演化过程,探讨超高掺粉煤灰混凝土的应用价值,以相关试验成果为基准,采用热-化-力耦合方法模拟粉煤灰掺量为35%,80%的水工混凝土的水化放热过程,建立热力学参数与水化度的关系。在此基础上,引入流固共轭传热方程模拟大坝浇筑及通水冷却过程,并比较了两种混凝土在大岗山高拱坝施工中的温控特性。结果表明:耦合模型可准确模拟混凝土在不同外部环境下的性能演化过程;采用超高掺粉煤灰混凝土可有效降低温控费用和人力成本。

关键词：超高掺粉煤灰混凝土热-化-力耦合水化模型热力学性能温控特性

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椭球颗粒体系宏、细观特性的3维离散元分析

工程科学与技术 2023年第6期55卷 78-86页

作者：肖浩波漆天奇杨舒涵周伟刘嘉英长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430072 流域水安全保障湖北省重点实验室湖北武汉430072 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 浙大城市学院土木工程系浙江杭州310015 城市基础设施智能化浙江省工程研究中心浙江杭州310015

颗粒材料由大量不同形状的离散颗粒组成,其力学特性与构成颗粒体系的颗粒形状密切相关。目前,关于颗粒形状对颗粒材料剪切强度的影响已有大量的物理试验或数值模拟试验研究,而非球形颗粒材料在复杂应力路径下的宏、细观力学特性认识还... 详细信息

颗粒材料由大量不同形状的离散颗粒组成,其力学特性与构成颗粒体系的颗粒形状密切相关。目前,关于颗粒形状对颗粒材料剪切强度的影响已有大量的物理试验或数值模拟试验研究,而非球形颗粒材料在复杂应力路径下的宏、细观力学特性认识还不够充分。本文采用离散单元法(DEM)对按一定级配生成的不同伸长率的椭球颗粒体系进行等σ_(3)(第3主应力)及等b(中主应力比)的真三轴加载数值模拟试验,研究椭球颗粒体系的3维宏、细观力学特性,并验证常用3维强度准则对椭球颗粒体系的适用性。结果表明:在3维加载路径下,不同于圆球颗粒体系宏、细观演化规律的一致性,椭球颗粒体系的宏观应力面与细观组构面演化规律不一致,宏观应力比与强接触网络组构偏值/均值比线性不为1,这是因为椭球颗粒体系弱接触网络对宏观应力的贡献;椭球颗粒体系宏观体应变、细观法向接触力分布、接触数目及配位数分布等宏、细观指标与加载路径无关;随着椭球伸长率LAR增大,Mohr–Coulomb准则、Lade–Duncan准则、Mastsuoka–Nakai准则及施维成3维强度准则对φ_(max)(峰值内摩擦角)–b关系预测准确度逐渐增大,其中,Lade–Duncan准则能更好地拟合不同加载路径下椭球颗粒体系的数据点。研究为真实应力状态下椭球颗粒材料的宏、细观特性的认识提供了一定的理论基础。

关键词：离散元颗粒形状真三轴数值试验 3维强度准则宏、细观特性

粒间摩擦对岩土颗粒材料三维力学行为的影响机制

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岩土工程学报 2020年第10期42卷 1885-1893页

作者：杨舒涵周伟马刚刘嘉英漆天奇武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 水工岩石力学教育部重点实验室湖北武汉430072

颗粒间摩擦是影响岩土颗粒材料力学特性的重要因素之一,现有研究主要集中在粒间摩擦对颗粒集合体堆积、宏观剪切强度等的影响,而其在复杂应力路径下对岩土颗粒材料的影响机制尚不明确。采用离散单元法(DEM)进行了颗粒材料的真三轴加载... 详细信息

颗粒间摩擦是影响岩土颗粒材料力学特性的重要因素之一,现有研究主要集中在粒间摩擦对颗粒集合体堆积、宏观剪切强度等的影响,而其在复杂应力路径下对岩土颗粒材料的影响机制尚不明确。采用离散单元法(DEM)进行了颗粒材料的真三轴加载路径数值试验,通过改变颗粒间摩擦系数μ来研究粒间摩擦对颗粒材料宏观力学特性的影响。对比了4种三维强度准则,发现当0.2<μ≤0.5时,Lade-Duncan和Matsuoka-Nakai准则能较好地拟合不同加载路径下的数据点。采用平均接触力将颗粒体系的接触网络划分为强、弱两个子网络,分析了强、弱接触网络的配位数分布、接触力和组构各向异性等。结果表明在峰值剪应力状态,随着颗粒间滑动摩擦系数μ的增加,强接触网络中参与形成"力链"的颗粒数目基本不变,但强接触网络中颗粒间法向接触力明显增加以及法向接触力各向异性加强,这是导致宏观抗剪强度增大的主要原因。而弱接触网络的配位数分布随μ值明显变化,其对颗粒体系剪胀程度的增加贡献显著。

关键词：离散元粒间摩擦真三轴数值试验强弱接触网络三维强度准则接触组构

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混凝土热-水-化-干湿应变多场耦合模型

浙江大学学报（工学版） 2023年第8期57卷 1585-1596页

作者：余思臻漆天奇王桥程勇刚周伟常晓林武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072 武汉大学水工程科学研究院湖北武汉430072 长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010

为了准确研究水工混凝土在服役环境中因湿度变化引起的应变应力特性,从基本理论出发,建立修正的热-水-化-干湿应变(THCD)多场耦合模型.在已有模型的基础上,引入优化的化学亲和力函数和吸附等温线方程,实现对水化过程和湿度多阶段演变的... 详细信息

为了准确研究水工混凝土在服役环境中因湿度变化引起的应变应力特性,从基本理论出发,建立修正的热-水-化-干湿应变(THCD)多场耦合模型.在已有模型的基础上,引入优化的化学亲和力函数和吸附等温线方程,实现对水化过程和湿度多阶段演变的准确模拟,进一步建立湿度和应变之间的关系,使模型可以对湿度变化引起的应变应力特性进行描述.基于模型对不同水灰质量比及养护条件下的自干燥、自收缩、单轴扩散干燥试验进行模拟验证,并进行干湿循环试验的数值模拟.结果表明,所提模型具有较好的适应性,可以准确模拟试验中湿度和应变的演变过程,在干湿循环试验中由湿度引起的应变应力特性符合一般规律.该模型可以为水工混凝土结构的安全评估和寿命预测提供支撑.

关键词：水工混凝土热-水-化-干湿应变(THCD)多场耦合模型养护条件应变应力

封拱温度场对青龙RCC拱坝极限承载能力的影响

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中国农村水利水电 2017年第4期 168-173页

作者：杨舒涵漆天奇王均星李圆圆杨晓武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 长江三峡勘测研究院有限公司(武汉) 武汉430072

温度作用是拱坝承受的主要荷载之一,直接影响拱坝的应力及稳定。从拱坝温度作用影响因素切入,指出控制封拱温度场是可人为调整温度作用的有效措施,并针对湖北省青龙高拱坝施工过程中提出的4个封拱温度场方案,采用弹塑性有限元方法,基于D... 详细信息

温度作用是拱坝承受的主要荷载之一,直接影响拱坝的应力及稳定。从拱坝温度作用影响因素切入,指出控制封拱温度场是可人为调整温度作用的有效措施,并针对湖北省青龙高拱坝施工过程中提出的4个封拱温度场方案,采用弹塑性有限元方法,基于Drucker-Prager准则,利用强度储备系数法,分析青龙RCC拱坝在降强过程中的渐进破坏模式及强度储备系数变化规律,研究封拱温度场对青龙RCC拱坝极限承载能力的影响,并评价拱坝抗滑稳定的安全度。结果表明,各封拱温度场下,随着封拱温度的增高,青龙RCC拱坝在降强过程中塑性区的发展速度变快,但最终溃坝的强度储备系数不变。

关键词： RCC高拱坝封拱温度场极限承载能力渐进破坏过程强度储备系数

道路工程土石方调配与施工进度的动态联合优化

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水电与新能源 2014年第8期28卷 30-34页

作者：漆天奇武汉大学水利水电学院湖北武汉430072

土石方调配是道路工程路基设计与施工中的重要问题。根据道路工程土石方调配施工的特点与要求,考虑土石方调配施工过程的动态性、施工进度的局部可调整性以及施工作业面的生产强度限制,将土石方的优化调配与施工进度结合,建立道路工程... 详细信息

土石方调配是道路工程路基设计与施工中的重要问题。根据道路工程土石方调配施工的特点与要求,考虑土石方调配施工过程的动态性、施工进度的局部可调整性以及施工作业面的生产强度限制,将土石方的优化调配与施工进度结合,建立道路工程土石方调配与施工进度的动态联合优化模型,实现道路路基土石方调配的动态优化以及与工程进度的联合优化。工程实践应用表明,本模型的计算结果提高了道路路基开挖料的利用率,减少弃料量和借料区开挖量,减少了弃料占地面积和借料区征地面积,有利于保护道路沿线生态环境,最终实现了经济目标与生态目标的共同改进。本模型具有实用性和可操作性,满足工程应用的要求,可在道路工程中推广应用。

关键词：土石方调配施工进度动态优化联合优化道路工程

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弧形闸门启闭开度对其动力特性影响的研究

弧形闸门启闭开度对其动力特性影响的研究

观音岩大坝碾压混凝土2种设计龄期的温控特性比较

中国水利学会2020学术年会

作者：漆天奇周伟杨舒涵武汉大学水利水电学院水资源与水电工程科学国家重点实验室

弧形闸门在运行过程中会有不同开度的启闭,在水荷载的作用下其动力特性及流激振动会发生改变。为研究开度对闸门动力特性的影响,以西南某工程弧形工作闸门为例,建立三维有限元模型,进行静力分析及动力模态分析。在校核闸门主要构件、部... 详细信息

弧形闸门在运行过程中会有不同开度的启闭,在水荷载的作用下其动力特性及流激振动会发生改变。为研究开度对闸门动力特性的影响,以西南某工程弧形工作闸门为例,建立三维有限元模型,进行静力分析及动力模态分析。在校核闸门主要构件、部件的强度和刚度的基础上,深入研究弧形闸门不同启闭开度下的自振特性、时均特性及脉动响应,从而全面评估闸门的安全性能,并以此提出优化结构设计的建议。结果表明,启闭开度的增大使得闸门自振频率增加,因此为了减小共振带来的危害,应避免使闸门在较低的开度下长时间运行;此外,提出在设计中优化支臂及斜支杆截面的建议,以降低闸门在水流脉动下的振幅。

关键词：弧形闸门静力分析模态动力响应结构优化

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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中国农村水利水电 2017年第2期 163-168页

作者：漆天奇周伟常晓林马刚冯楚桥武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室武汉430072

碾压混凝土设计龄期的选择对其后期强度、水化热温升具有重要影响。基于室内混凝土力学和热学试验数据,对90及180 d设计龄期的碾压混凝土特性进行了对比分析;研究制定了2种设计龄期混凝土的温度及应力控制标准。基于有限元单元法采用AN... 详细信息

碾压混凝土设计龄期的选择对其后期强度、水化热温升具有重要影响。基于室内混凝土力学和热学试验数据,对90及180 d设计龄期的碾压混凝土特性进行了对比分析;研究制定了2种设计龄期混凝土的温度及应力控制标准。基于有限元单元法采用ANSYS对观音岩碾压混凝土重力坝施工期的温度场及应力场进行了仿真分析;对比了90和180 d设计龄期下坝体内部温度场以及应力场的分布状况;通过对坝体抗裂安全系数、最高温度和应力状况的分析,比较了2种混凝土设计龄期的温控特性,从温控的角度探讨了采用180 d设计龄期混凝土的合理性,为相关工程采用180 d设计龄期提供了重要参考和依据。

关键词：温控特性设计龄期碾压混凝土温度场应力场