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线性等参单元逆变换的几何二分法及其修正

计算力学学报 2010年第5期27卷 770-774页

作者：包劲青杨强官福海清华大学水沙科学与水利水电国家重点实验室北京100084

在证明线性等参单元的一个几何特性的基础上,提出了线性等参单元逆变换的几何二分法。几何二分法简单易行,避免求解高维高次非线性方程组。在几何二分法基础上,提出一种修正措施以消除畸形单元对所求结果的影响,几何二分法及其修正措施... 详细信息

在证明线性等参单元的一个几何特性的基础上,提出了线性等参单元逆变换的几何二分法。几何二分法简单易行,避免求解高维高次非线性方程组。在几何二分法基础上,提出一种修正措施以消除畸形单元对所求结果的影响,几何二分法及其修正措施克服了以往方法存在的缺点,两个实例验证了由几何二分法及其修正措施进行等参逆变换的正确性。

关键词：等参线性有限单元局部坐标几何二分法非线性方程组

用扩展有限元方法模拟混凝土的复合型开裂过程

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工程力学 2007年第z1期24卷 46-52页

作者：方修君金峰王进廷清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

用扩展有限元法对混凝土梁复合型开裂过程进行了数值模拟.裂纹面间的力学行为采用粘聚裂纹模型来描述,通过引入切向保留刚度考虑剪力分量的影响.开裂方向的计算采用了一种简化的最大切向应力准则.对Arrea和Ingraffea的混凝土梁复合开裂... 详细信息

用扩展有限元法对混凝土梁复合型开裂过程进行了数值模拟.裂纹面间的力学行为采用粘聚裂纹模型来描述,通过引入切向保留刚度考虑剪力分量的影响.开裂方向的计算采用了一种简化的最大切向应力准则.对Arrea和Ingraffea的混凝土梁复合开裂实验进行了数值模拟.计算给出了裂纹萌生、扩展的过程及破坏形态,并获得了与实验结果对比良好的荷载-裂纹开口滑移曲线.结果表明,扩展有限元法通过附加特定的位移模式,使裂纹两侧不连位移场的表达独立于网格划分,是一种能够模拟准脆性材料复合开裂问题的有效方法.

关键词：扩展有限元粘聚裂纹模型最大切向应力准则准脆性材料断裂过程

基于震源-河谷波场数值模拟的坝址地震动参数确定方法

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地球物理学报 2017年第2期60卷 585-592页

作者：贺春晖王进廷张楚汉清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

针对目前高坝坝址地震动参数确定方法的一些不足,本文尝试了一种基于地震学理论的坝址区三维地震动场生成方法.基本思路是将地震学和工程学结合,针对设定地震,建立震源-传播介质-坝址峡谷场地数值模型,通过超大规模的数值计算,模拟地震... 详细信息

针对目前高坝坝址地震动参数确定方法的一些不足,本文尝试了一种基于地震学理论的坝址区三维地震动场生成方法.基本思路是将地震学和工程学结合,针对设定地震,建立震源-传播介质-坝址峡谷场地数值模型,通过超大规模的数值计算,模拟地震波从发震断层破裂开始到坝址场地的物理传播过程,生成坝址区的三维地震动参数.与传统基于衰减关系的地震动参数确定方法相比,这一方法可以考虑震源机制、传播介质和坝址峡谷场地效应等三大要素的影响.对于特定的坝址,可以生成符合实际地质构造、区域岩体动力特性以及坝址峡谷地质地形条件的地震动荷载分布,具有针对性,为重大高坝枢纽工程遭遇极端地震荷载作用时的抗震安全性提供了一种新的分析手段.

关键词：高坝场址地震动断层破裂传播介质局部场地谱元法

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黄河源区典型河网平面形态特征及影响因素

地理学报 2022年第11期77卷 2878-2889页

作者：李敏慧吴保生陈毅清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

黄河源区不同地貌环境下的河网发育模式、平面形态等具有显著差异,存在羽状、矩形状、对称羽状和树状4种典型的河网类型。选取黄河源区83个典型子流域,计算了河网平面特征参数,探讨了河网参数与地形和气候因子的关系及河网类型的分布规... 详细信息

黄河源区不同地貌环境下的河网发育模式、平面形态等具有显著差异,存在羽状、矩形状、对称羽状和树状4种典型的河网类型。选取黄河源区83个典型子流域,计算了河网平面特征参数,探讨了河网参数与地形和气候因子的关系及河网类型的分布规律。结果表明,4类河网平面特征差异性通过流域宽长比、河网密度和流域内河流流向最大频数得到了较好的体现。流域坡度和降雨量对河网密度及流向的影响显著,且能较好解释河网密度及流向最大频数的变化;降雨对流域宽长比的影响显著。羽状主要分布在源区上游北部边缘地带,气候干旱,地表裸露,流域坡度均值为4.5°,流域高差均值为730 m。矩形状集中分布在若尔盖地区,气候相对湿润,且有大量的沼泽湿地,流域坡度和流域高差均值分别为2.3°和177 m。对称羽状处于高山峡谷地带,流域坡度和流域高差均值分别为16.9°和1167 m,降雨量变化范围大。树状分布在黄河源中游山区及中下游的冲积地貌,流域坡度和流域高差均值分别为15.4°和968 m,植被覆盖较好。结合4类河网的空间分布特征及河网参数与环境因子的多元回归分析结果分析,认为地形是决定河网平面形态分异的主要原因;当地形限制减小,气候条件和植被覆盖情况对河网的发展起了重要作用。

关键词：黄河源河网类型流域形状河网密度河流流向影响因素

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静态堆积颗粒中的力链分布

物理学报 2008年第8期57卷 4667-4674页

作者：孙其诚王光谦清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

颗粒物质是由众多离散颗粒组成的软凝聚态物质,涉及多个物理层次结构和机制,是多尺度问题.首先阐述了颗粒物质多尺度力学的研究框架,指出颗粒间接触力链构成的细观尺度是核心,颗粒物质显示出的独特静态堆积特性和动态流变特性都与细观... 详细信息

颗粒物质是由众多离散颗粒组成的软凝聚态物质,涉及多个物理层次结构和机制,是多尺度问题.首先阐述了颗粒物质多尺度力学的研究框架,指出颗粒间接触力链构成的细观尺度是核心,颗粒物质显示出的独特静态堆积特性和动态流变特性都与细观尺度力链的复杂演变规律直接相关.围绕着定量描述力链特征这一目标,采用严格的球形颗粒Hertz法向接触理论和Mindlin-Deresiewicz切向接触理论,对重力作用下12000个球心共面的二维等径颗粒静态堆积进行了离散动力学模拟,对力链分布特征、接触力规律等做了量化分析,考察了颗粒摩擦系数的影响.这些结果有利于从力链角度揭示颗粒静态和动态性质.

关键词：颗粒物质力链离散模型多尺度力学

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黄河小北干流汛期和非汛期冲淤过程模拟

地理学报 2018年第5期73卷 880-892页

作者：邵文伟吴保生王彦君章若茵清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

滞后性是河流系统自动调整的重要特征之一。根据河道演变的滞后响应机制,在考虑上游来水来沙和下游侵蚀基准面(潼关高程)共同影响的基础上,建立了能够模拟河道汛期和非汛期冲淤过程的滞后响应模型,并采用黄河小北干流1960-2015年的冲淤... 详细信息

滞后性是河流系统自动调整的重要特征之一。根据河道演变的滞后响应机制,在考虑上游来水来沙和下游侵蚀基准面(潼关高程)共同影响的基础上,建立了能够模拟河道汛期和非汛期冲淤过程的滞后响应模型,并采用黄河小北干流1960-2015年的冲淤资料进行参数率定(1960-2001年)和模型验证(2002-2015年)。结果表明该模型能较好地模拟小北干流汛期和非汛期的冲淤过程。汛期和非汛期累计冲淤量的模拟效果优于单个冲淤量;累计冲淤量和单个冲淤量的模拟效果汛期要优于非汛期。三门峡水库修建后,1960-2015年间小北干流汛期和非汛期的冲淤过程表现出时段差异。根据建立的滞后响应模型,本文分析了来水来沙和潼关高程对小北干流汛期和非汛期各个特征时段冲淤的贡献率,汛期和非汛期的第一时段(1960-1970年,1960-1968年)主要受到潼关高程的影响,但是后续时段主要受到来水来沙的影响。

关键词：小北干流冲淤潼关高程滞后响应模型汛期和非汛期

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溪洛渡特高拱坝建基面嵌深优化的分析与评价

岩石力学与工程学报 2008年第10期27卷 2010-2018页

作者：王仁坤林鹏清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室

对特高拱坝建基面嵌入深度优化的分析与评价是当前水利工程中的重点研究方向之一,具有重要的学术和工程意义,其研究成果可为制定新的优化与评价标准作参考。在分析国内外特高拱坝建基面优化分析与评价研究现状的基础上,总结特高拱坝建... 详细信息

对特高拱坝建基面嵌入深度优化的分析与评价是当前水利工程中的重点研究方向之一,具有重要的学术和工程意义,其研究成果可为制定新的优化与评价标准作参考。在分析国内外特高拱坝建基面优化分析与评价研究现状的基础上,总结特高拱坝建基面优化分析与评价的原则与工作步骤。就建设中的溪洛渡特高拱坝建基面嵌入深度的优化设计,采用三维非线性有限元法和三维地质力学模型试验,对3种建基面嵌入深度方案,即可研方案、优化方案和比较方案的坝体应力、整体稳定、超载能力等进行分析评价。论证溪洛渡拱坝基础利用III1级岩体和上部高程部分利用III2级岩体作为大坝基础的可行性;实施中的建基面嵌深采用优化方案。优化方案较可研方案减少基础开挖和大坝混凝土工程量各100多万立方米,节省直接投资约7亿元,经济效益十分显著。

关键词：水利工程溪洛渡拱坝建基面嵌深有限元分析地质力学模型

高温对混凝土孔隙结构改变和抗压强度降低作用的规律研究

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材料导报 2020年第2期34卷 2046-2051页

作者：申嘉荣徐千军清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室

混凝土内部的孔隙结构会显著影响其力学性能。本工作的主要目的是建立高温下孔隙结构变化和抗压强度的对应关系。将标准养护12个月的混凝土在不同温度(40℃、105℃、150℃、200℃和250℃)下干燥至恒重,并测定其抗压强度与孔隙结构。混... 详细信息

混凝土内部的孔隙结构会显著影响其力学性能。本工作的主要目的是建立高温下孔隙结构变化和抗压强度的对应关系。将标准养护12个月的混凝土在不同温度(40℃、105℃、150℃、200℃和250℃)下干燥至恒重,并测定其抗压强度与孔隙结构。混凝土的孔隙结构通过压汞法(MIP)和氮吸附结果定量描述。结果表明:随着温度的升高,混凝土的孔隙率不断增大,孔隙结构逐渐被破坏。同时,混凝土的抗压强度随温度的升高逐渐降低。混凝土抗压强度与孔隙率的关系同Schiller提出的抗压强度-孔隙率方程符合较好,相关系数达到了0.994。因此,高温条件下,可通过Schi-ller方程定量反映混凝土抗压强度的变化。

关键词：高温孔隙结构抗压强度压汞法(MIP) 氮吸附

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成层混凝土的剪切强度和Ⅱ型断裂韧度

工程力学 2019年第9期36卷 188-196页

作者：覃茜徐千军清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室

该文对成层混凝土的层间结合性能进行研究,通过直接剪切试验和双边缺口单边加载断裂试验测得混凝土层间的抗剪强度参数和Ⅱ型断裂韧度,研究了混凝土浇筑的层间间隔时间对成层混凝土层间结合性能的影响。试验结果表明:Ⅱ型断裂韧度KⅡc... 详细信息

该文对成层混凝土的层间结合性能进行研究,通过直接剪切试验和双边缺口单边加载断裂试验测得混凝土层间的抗剪强度参数和Ⅱ型断裂韧度,研究了混凝土浇筑的层间间隔时间对成层混凝土层间结合性能的影响。试验结果表明:Ⅱ型断裂韧度KⅡc与粘聚力c具有较好的线性相关性,而其与摩擦系数f不具有明显相关性。同时根据Ⅱ型断裂的定义假定断裂时满足摩尔库伦准则,推导出KⅡc与c具有线性相关性。因此Ⅱ型断裂韧度可根据粘聚力直接估计出,避免了进行复杂而难以控制试验要素的Ⅱ型断裂试验。此方法为成层混凝土日后的断裂力学研究,提供了可参考的参数。

关键词：成层混凝土抗剪强度 Ⅱ型断裂韧度粘聚力摩擦系数