水工結(jié)構(gòu)接觸問題的力學(xué)模型及其在三峽工程中的應(yīng)用.pdf

1、水利工程和巖土工程中的接觸問題十分普遍,求解的關(guān)鍵是建立一個(gè)反映結(jié)構(gòu)接觸性質(zhì)的數(shù)學(xué)、力學(xué)模型.本文主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1、綜述了水利工程和巖土工程中的接觸問題,重點(diǎn)討論了接縫的特點(diǎn),特別是混凝土鍵槽的型式和工作特點(diǎn).綜述了接觸問題研究發(fā)展現(xiàn)狀及求解接觸問題的數(shù)值分析方法.2、介紹了三維接觸問題的變分原理,推導(dǎo)了接觸問題有限元計(jì)算公式,討論了邊界接觸模式和接觸條件.3、提出了可以考慮初始縫隙和切向剪切滑動(dòng)的"剪切滑移模型",可以用于

2、模擬結(jié)構(gòu)與相鄰物體之間接觸面的力學(xué)特性.4、在國內(nèi)外首次全面地研究了單向鍵槽(包括三角形鍵槽、梯形鍵槽、圓形鍵槽)、雙向鍵槽(雙向梯形鍵槽)以及多向鍵槽(球面鍵槽)的構(gòu)造形式、幾何特征、傳力方式和工作特點(diǎn),推導(dǎo)了接縫法向初間隙與切向間隙的關(guān)系,提出了能夠考慮帶有初始縫隙的鍵槽縫的非線性本構(gòu)方程式——"鍵槽傳剪模型".5、首次提出了用于求解空間接觸非線性問題的"變增量搜索法",這是一種能夠保證計(jì)算過程穩(wěn)定收斂的非線性仿真分析方法.針對接觸

3、區(qū)域遠(yuǎn)小于整個(gè)求解域的方程組求解,導(dǎo)出了一種不必重新分解整體剛度矩陣的快速求解方法.開發(fā)了水工結(jié)構(gòu)接觸非線性程序FCSAP.6、結(jié)合三峽升船機(jī)上閘首工程,進(jìn)行了交叉施工縫對大體積混凝土結(jié)構(gòu)整體性影響的研究.7、結(jié)合三峽永久船閘工程,研究結(jié)構(gòu)與地基的相互作用問題.通過計(jì)算機(jī)仿真,研究了閘首混凝土結(jié)構(gòu)在施工和運(yùn)行過程中,由于水化熱和外界溫度改變所引起的結(jié)構(gòu)與巖體接觸面張開度的變化規(guī)律;研究了不同結(jié)構(gòu)型式對結(jié)構(gòu)與巖基接觸面接觸狀態(tài)和結(jié)構(gòu)應(yīng)力分