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非线性比例边界有限元在面板坝分析中的应用

土木与环境工程学报（中英文） 2019年第3期41卷 11-18页

作者：邹德高陈楷刘锁周扬大连理工大学水利工程学院海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州311122

面板坝结构尺寸相差悬殊,高效的精细化分析手段是面板坝抗震研究的重要工具。结合非线性比例边界多边形单元法和高效的四分树离散技术,进行了面板坝高效精细化分析应用研究。采用比例边界多边形单元法和传统有限元法,对相同面板坝模型... 详细信息

面板坝结构尺寸相差悬殊,高效的精细化分析手段是面板坝抗震研究的重要工具。结合非线性比例边界多边形单元法和高效的四分树离散技术,进行了面板坝高效精细化分析应用研究。采用比例边界多边形单元法和传统有限元法,对相同面板坝模型进行静动力及永久变形分析;结合四分树离散技术,进行了典型面板坝结构的高效跨尺度精细化分析应用。结果表明:计算结果分布合理,两种方法吻合度高,比例边界多边形有限元可与传统有限元一样便捷地进行大坝全过程数值分析计算;比例边界有限元可与传统有限元不能直接求解的四分树技术实现无缝耦合,进行高效的跨尺度精细化分析应用,且可快速完成分析模型重建,大幅改善了分析效率,可为结构局部损伤演化、渐进破坏研究提供技术支撑。

关键词：非线性比例边界有限元面板堆石坝跨尺度精细化四分树

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钢纤维混凝土面板堆石坝的抗震性能数值分析

水利学报 2016年第7期47卷 841-849页

作者：孔宪京屈永倩邹德高张宇余翔大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024

混凝土面板的损伤开裂是威胁面板堆石坝安全的重要因素,纤维混凝土是减小面板开裂的工程措施之一。本文将钢纤维混凝土的本构关系引入到了塑性损伤模型中,并联合广义塑性模型,对200 m级的面板堆石坝进行了弹塑性地震反应分析,分别研究... 详细信息

混凝土面板的损伤开裂是威胁面板堆石坝安全的重要因素,纤维混凝土是减小面板开裂的工程措施之一。本文将钢纤维混凝土的本构关系引入到了塑性损伤模型中,并联合广义塑性模型,对200 m级的面板堆石坝进行了弹塑性地震反应分析,分别研究了钢筋混凝土面板和钢纤维混凝土面板的动力损伤及发展过程,并考虑了不同钢纤维含量的影响。结果表明,塑性损伤模型可以较好地模拟钢纤维混凝土的应力-应变关系;钢含量相同时,钢筋混凝土面板和钢纤维混凝土面板的损伤区域均在2/3坝高以上;相比于钢筋混凝土面板,钢纤维混凝土面板地震损伤程度降低了18%,损伤范围减小55%;钢纤维含量从70 kg/m3增加到110 kg/m3后,钢纤维混凝土面板的损伤程度降低14%,损伤范围减小80%。研究结果对钢纤维混凝土应用于强震区面板坝的面板抗裂和提高大坝极限抗震能力提供了依据。

关键词：钢纤维混凝土面板堆石坝塑性损伤模型弹塑性分析

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高坝抗震安全理论发展趋势研究

水力发电学报 2020年第7期39卷 1-11页

作者：孔宪京陈健云邹德高大连理工大学建设工程学部辽宁大连116024

水电工程是我国绿色清洁能源开发利用和防洪减灾的关键基础设施,在我国未来很长一段时间内都是重大基建工程的重要组成部分。高坝作为水利水电枢纽的关键组成部分,其运行期间的抗震安全极其重要。本文全面评述了国内外高坝抗震安全的发... 详细信息

水电工程是我国绿色清洁能源开发利用和防洪减灾的关键基础设施,在我国未来很长一段时间内都是重大基建工程的重要组成部分。高坝作为水利水电枢纽的关键组成部分,其运行期间的抗震安全极其重要。本文全面评述了国内外高坝抗震安全的发展历史和现状,详细分析了目前高坝抗震安全研究中存在的问题,指出我国大坝抗震设计及其研究水平已经处于国际先进水平,但300 m级高坝抗震安全问题仍面临着诸多技术挑战,抗震设计的理念和方法没有实质性的突破,已难适应发展迅速的高坝建设实践,可能随着建设工程进入运行阶段而带来隐患。针对目前现状,本文分4个方面阐述了高坝抗震安全研究今后的发展趋势和关键科学问题,明确了重点研究方向,为国家重大工程建设和可持续发展相关决策提供参考。

关键词：高坝抗震发展趋势关键科学问题

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加筋砂砾料残余变形特性研究

水力发电学报 2009年第5期28卷 158-162页

作者：邹德高毕静徐斌孔宪京赵阳大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连辽宁116024 大连理工大学土木水利学院工程抗震研究所大连辽宁116024

在筑坝砂砾料三轴试样内水平铺设土工格栅,应用中型动三轴仪(试样尺寸200mm×500mm),研究了加筋(土工格栅)后砂砾料残余变形与振动次数的关系,并与不加筋的砂砾料残余变形特性进行了对比。在此基础上,采用改进的沈珠江模型分别拟合了... 详细信息

在筑坝砂砾料三轴试样内水平铺设土工格栅,应用中型动三轴仪(试样尺寸200mm×500mm),研究了加筋(土工格栅)后砂砾料残余变形与振动次数的关系,并与不加筋的砂砾料残余变形特性进行了对比。在此基础上,采用改进的沈珠江模型分别拟合了加筋前后砂砾料的残余变形试验结果。研究表明:加筋可抑制砂砾料的残余剪切变形和残余体积变形,加筋前后的砂砾料永久变形特性均可采用改进的沈珠江模型描述,加筋后的模型参数明显降低。

关键词：岩土力学残余变形三轴试验砂砾料

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高土石坝抗震安全评价与抗震措施研究进展

水力发电学报 2016年第7期35卷 1-14页

作者：孔宪京邹德高刘京茂大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024

本文总结介绍了高土石坝抗震安全评价与抗震措施的最新进展。主要内容包括,筑坝材料(堆石料、土与结构接触面、防渗混凝土材料)弹塑性本构模型、大坝–地基–库水动力相互作用分析方法、高性能精细化有限元计算软件开发、高土石坝地震... 详细信息

本文总结介绍了高土石坝抗震安全评价与抗震措施的最新进展。主要内容包括,筑坝材料(堆石料、土与结构接触面、防渗混凝土材料)弹塑性本构模型、大坝–地基–库水动力相互作用分析方法、高性能精细化有限元计算软件开发、高土石坝地震破坏全过程模拟、面板堆石坝面板抗震措施等。最后总结了高土石坝安全评价理论与方法的发展方向,包括高土石坝体系地震响应分析方法、筑坝材料力学特性和本构理论、计算技术和分析软件、抗震安全评价方法。

关键词：高土石坝本构模型大坝-地基-库水相互作用计算软件面板抗震措施

不同激振方向下动水压力对高面板坝面板动应力的影响

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水利学报 2016年第9期47卷 1153-1159页

作者：孔宪京许贺邹德高胡志强周扬大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024

目前关于面板坝与库水动力相互作用的研究较少,而且现有的研究没有考虑库底与岸坡振动所激起的动水压力,即不能精确计算动水压力对高面板坝的影响,难以满足300 m级面板坝的安全评价要求。本文采用比例边界有限元方法计算动水压力,对坝高... 详细信息

目前关于面板坝与库水动力相互作用的研究较少,而且现有的研究没有考虑库底与岸坡振动所激起的动水压力,即不能精确计算动水压力对高面板坝的影响,难以满足300 m级面板坝的安全评价要求。本文采用比例边界有限元方法计算动水压力,对坝高为300 m的面板坝进行了地震作用下三维有限元动力分析,研究了不同方向地震激励下坝面动水压力的分布规律及其对面板动应力的影响。结果表明:顺河向和坝轴向激励的动水压力最大值相差不大,而竖向激振的动水压力最大值相对较大。顺河向地震作用产生的动水压力对面板动应力有明显影响,而坝轴向地震作用下,动水压力对面板动应力有一定影响;竖向地震作用引起的动水压力对面板的动应力影响较大,不考虑动水压力时会明显低估面板的顺坡向应力最大值及高应力区范围。

关键词：动水压力比例边界有限元面板堆石坝有限元面板动应力

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地震诱发工程岩体结构面滑移概率分析

中国石油大学学报（自然科学版） 2014年第6期38卷 148-152页

作者：邓学晶亓玉成林倩邹德高中国石油大学储运与建筑工程学院山东青岛266580 大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024

基于非平稳随机地震动模型,编制快速合成人工地震动的程序以实现对工程地震动的随机抽样。对工程岩体地震响应进行等效线性数值计算时,定义结构面的水平等效加速度(时程),将结构面水平等效加速度(时程)的最大值超过其屈服加速度(滑移阈... 详细信息

基于非平稳随机地震动模型,编制快速合成人工地震动的程序以实现对工程地震动的随机抽样。对工程岩体地震响应进行等效线性数值计算时,定义结构面的水平等效加速度(时程),将结构面水平等效加速度(时程)的最大值超过其屈服加速度(滑移阈值)作为岩体失稳的极限条件;基于地震动随机抽样和等效线性化时程计算,提出一种随机地震动作用下工程岩体沿结构面的滑移概率和稳定可靠度的计算方法。考察某工程岩体在附近3个潜在震源影响下的结构面的滑移概率和稳定可靠性。结果表明,震级相差不大时,远场地震诱发该工程岩体的失效概率小于0.01%;近场地震作用下,工程岩体的失效概率为26.1%。

关键词：工程岩体地震稳定性动力可靠度水平等效加速度

基于无网格界面模拟方法的面板坝防渗体跨尺度分析

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水利学报 2019年第12期50卷 1446-1453,1466页

作者：邹德高龚瑾孔宪京刘京茂屈永倩大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室辽宁大连116024 大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024

混凝土面板作为面板坝关键的防渗结构,其安全性态至关重要。由于防渗面板与堆石体尺寸相差悬殊,如何在保证面板高精度模拟的前提下提高计算效率是一个亟待解决的难题。通过引入背景网格线及径向插值函数(RPIM),开发了基于无网格的界面... 详细信息

混凝土面板作为面板坝关键的防渗结构,其安全性态至关重要。由于防渗面板与堆石体尺寸相差悬殊,如何在保证面板高精度模拟的前提下提高计算效率是一个亟待解决的难题。通过引入背景网格线及径向插值函数(RPIM),开发了基于无网格的界面模拟方法,实现了界面两侧节点自由分布,克服了Goodman单元点对点的限制。该方法可灵活地连接两侧不同尺寸的面板及堆石体网格,进而建立面板与垫层跨尺度分析模型。同时采用"面向对象"及"超单元"技术将该方法集成到自主开发的GEODYNA计算平台中,实现了与传统有限元法的无缝耦合,并可应用界面弹塑性本构模型模拟堆石和面板复杂的接触关系。在此基础上,通过引入虚节点进一步提高了径向插值函数(RPIM)在边界附近的模拟精度。研究表明,基于无网格的非点对点界面模拟方法可高效、灵活地实现面板坝跨尺度分析,在保证高精度的前提下大幅度降低自由度和提高计算效率。本文研究方法可以很容易地扩充到三维问题,并为面板坝面板精细化损伤演化分析提供有力的技术手段。

关键词：非点对点界面无网格法跨尺度分析 RPIM 面板堆石坝

基于Octree-SBFEM跨尺度模型的大型商用飞机撞击核电厂的精细化损伤演化分析

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核动力工程 2019年第5期40卷 140-145页

作者：邹德高隋翊陈楷潘蓉熊京川大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学建设工程学部水利工程学院辽宁大连116024 环境保护部核与辐射安全中心北京100082 深圳中广核工程设计有限公司广东深圳518000

采用比例边界多面体有限元分析方法,结合八分树网格离散技术,开展了第三代核电厂在大型商用客机撞击下屏蔽厂房的损伤演化分析,讨论了基础效应、撞击区域形状选取和结构-地基相互作用的影响。结果表明:比例边界多面体有限元分析方法具... 详细信息

采用比例边界多面体有限元分析方法,结合八分树网格离散技术,开展了第三代核电厂在大型商用客机撞击下屏蔽厂房的损伤演化分析,讨论了基础效应、撞击区域形状选取和结构-地基相互作用的影响。结果表明:比例边界多面体有限元分析方法具有极强的网格离散能力、单元质高量少,且对模型修改有极高的适应性,与传统方案相比,效率可提高几十倍;精细化模型更准确地模拟了损伤演化与渐进破坏过程;飞机撞击核岛分析中的基础效应及结构-地基相互作用(SSI效应)在非岩性地基时不可忽略。

关键词：八分树比例边界有限元塑性损伤 AP1000 飞机撞击结构-地基相互作用