《混凝土壩體裂縫多尺度研究與數值模擬》是依託大連理工大學,由徐強擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：混凝土壩體裂縫多尺度研究與數值模擬
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐強
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於西南、西北地區地質條件複雜並且是高烈度地震頻發地區。這就對這一地區的混凝土壩體的數值模擬和實驗方法提出了更高要求。混凝土的破壞過程是非線性破壞過程，所以對混凝土壩的力學分析過程中不能忽視混凝土強度軟化的影響，而混凝土強度的軟化主要是由於混凝土多尺度裂縫的開裂引起的，所以對於混凝土壩體的多尺度裂縫的開裂的研究是非常重要的。本項目針對混凝土壩體裂縫的多尺度特徵進行研究。採用分形等理論對混凝土壩體裂縫在多尺度下的數學和力學關係以及擴展機理進行研究。在此基礎上採用損傷理論、斷裂理論以及比例邊界有限元與有限元耦合分析技術建立地震荷載作用下混凝土壩體的多尺度裂縫開裂和擴展的數值模擬模型，並對其進行實驗分析。該成果可以廣泛套用於水工混凝土大型結構、岩體大型結構的施工以及安全評價中，如重力壩、拱壩、基岩、地下岩質隧道、岩質邊坡等。該成果不僅具有理論意義，而且具有重要的實用價值。
結題摘要
為滿足巨大的能源需求，一批混凝土重力壩項目將要在我國多震的西南地區建設開工。這些工程庫容達數十億到數百億立方米，並且大部分處於強烈地震活動區，若發生破壞將帶來嚴重的後果。混凝土的破壞過程可以看作是不同尺度的裂縫相互影響的結果。所以研究靜動力條件下，不同尺度下的裂縫之間的關係，不同尺度的單元的連線、內嵌等問題對解決準脆性材料的破壞過程是十分有意義。對水工結構的多尺度問題研究是基礎性前沿課題。本報告研究內容主要包括以下方面： 1.對混凝土材料的多尺度性質進行研究。這一內容的研究主要分為以下幾個方面：①基於分形理論的數值模擬混凝土材料的多尺度破壞裂紋關係的研究；②建立多尺度EFG模型模擬混凝土材料破壞性質的研究；③基於開爾文黏彈性本構對混凝土時間多尺度的破壞性質的數值模擬的研究；④對混凝土的大尺度彈塑性損傷本構的研究； 2.對結構單元的多尺度性質進行研究。這一內容的研究主要分為以下幾個方面：①基於多尺度有限元和擴展有限元理論對帶孔的結構裂紋的進行多尺度單元開發的研究；②樣條小波有限元法在地基的動態回響的研究；③新的多尺度重疊格線算法的研究；④基於蜂群-神經網路的子結構振動控制算法的研究；⑤對拱壩壩段不同尺度單元剖分的橫縫單元的研究。 3.對複雜層地基的多尺度性質進行研究。這一內容的研究主要分為以下幾個方面：①對含節理的岩體的滑坡模式的研究；②基於多向透射邊界理論對飽和無限地基的人工邊界進行研究和開發；③地震動多尺度的合成及輸入方式的研究；④含節理岩體的多尺度本構的研究。 通過以上研究，系統的研究了混凝土壩體的多尺度問題，為工程設計人員有針對性地採取工程措施進行水工結構抗震設計提供參考。
