收藏本站
《大连理工大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于断裂力学的蜗壳裂缝扩展数值模拟分析

李正星  
【摘要】: 直埋式蜗壳是由钢衬和外围钢筋混凝土联合承载的蜗壳结构形式。在内水压力作用下,蜗壳外围混凝土会出现不同程度的裂缝,而在动态水击压力、最大内水压力等各种工况下,蜗壳外围混凝土还可能会出现贯穿性裂缝。蜗壳裂缝最先产生于贴近钢衬的外围混凝土内部,无法用肉眼直接观测,也很难由观测仪器捕捉,这给试验研究裂缝的起裂和扩展过程带来了巨大的难度。蜗壳裂缝的数值模拟多以混凝土的极限抗拉强度准则作为外围混凝土开裂的判别标准,此准则没能考虑裂缝尖端的应力集中现象,与实际情况有所不符。针对这一问题,本文运用混凝土断裂力学理论,充分考虑裂缝尖端的奇异性,采用基于应力强度因子的断裂准则,作为裂缝开裂的评判标准。使用ANSYS软件中的APDL语言编写混凝土裂缝扩展计算程序,模拟蜗壳外围混凝土的裂缝扩展过程。为了实现蜗壳裂缝的断裂扩展模拟,本文主要取得了以下几个方面的研究成果: 1.根据断裂力学中的虚拟裂缝模型理论,建立三点弯曲梁的平面应力有限元模型,在断裂过程区中施加粘聚力,使用APDL语言编写混凝土Ⅰ型断裂扩展程序,模拟了四根三点弯曲梁的裂缝扩展过程。对数值模拟结果与试验结果进行了比较分析,验证了混凝土Ⅰ型断裂扩展程序的可靠性。 2.在Ⅰ型三点弯曲梁裂缝扩展程序的基础上,引入断裂角的概念,判断Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝的扩展方向,重新修改程序使其能够模拟Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝的扩展过程。本文模拟了一根典型四点剪切梁的裂缝扩展过程,并与试验结果进行了比较。结果表明,数值模拟结果与试验结果吻合较好,程序可以较好地模拟Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝的扩展。 3.蜗壳外围混凝土裂缝基本为Ⅰ-Ⅱ型复合裂缝。本文在蜗壳外围混凝土内部设置初始裂缝,应用虚拟裂缝模型理论建立平面轴对称有限元模型,采用上述程序计算了直埋式蜗壳外围混凝土裂缝的扩展过程。计算结果表明:断裂力学理论中的虚拟裂缝模型可以很好地模拟蜗壳内部裂缝的整个断裂扩展过程,得到单一裂缝的内水压力-裂缝口张口位移(裂缝口宽度)曲线;通过引入断裂角的概念,得到蜗壳裂缝扩展的准确路径,直埋式蜗壳子午断面内裂缝扩展的主要方向为通过蜗壳中心的径向。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU399

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 包腾飞;秦栋;周喜武;吴桂芬;;混凝土坝裂缝转异监控模型研究[J];中国科学:技术科学;2011年09期
2 ;[J];;年期
3 ;[J];;年期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 刘永光;李忠献;;混凝土等效断裂韧度的虚拟裂缝模型解析方法[A];2005年全国博士生学术论坛(土木建筑学科)论文集[C];2005年
2 刘芳;王向东;张雪莲;;基于考虑损伤的虚拟裂缝模型的断裂过程区[A];第十四届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2008年
3 陈升平;;钢纤维混凝土三点弯曲缺口梁裂缝口张开位移与挠度关系[A];第十二届全国纤维混凝土学术会议论文集[C];2008年
4 张汉云;张燎军;;基于虚拟裂缝模型的带横缝高拱坝的抗震性能研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 杨臖;三峡水电站厂房充水保压蜗壳 大比尺仿真模型试验国际领先[N];中国水利报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 许新勇;水电站厂房保压蜗壳结构施工仿真与温控研究[D];大连理工大学;2010年
2 余学芳;混凝土结构裂缝的有限元模拟[D];浙江大学;2012年
3 张启灵;水电站垫层蜗壳结构特性及厂房结构抗震研究[D];武汉大学;2010年
4 苏项庭;基于粘结裂缝模型的非均匀准脆性材料断裂模拟研究[D];浙江大学;2011年
5 徐锋;复杂应力状态下钢筋与混凝土的粘结性能[D];大连理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李正星;基于断裂力学的蜗壳裂缝扩展数值模拟分析[D];大连理工大学;2010年
2 郭涛;大型水电站充水保压蜗壳受力及厂房动力分析[D];昆明理工大学;2008年
3 邓涛;混凝土重力坝裂缝扩展过程的数值模拟[D];大连理工大学;2009年
4 李兰;活性粉末混凝土断裂性能试验研究[D];北京交通大学;2007年
5 郑智辉;基于尺寸效应的混凝土结构承载能力研究[D];南京理工大学;2010年
6 姚锋娟;蜗壳垫层对水电站厂房动力特性的影响[D];大连理工大学;2010年
7 张彦霞;带裂纹梁的有限元计算分析[D];重庆交通大学;2010年
8 贾君玉;混凝土裂缝扩展仿真系统研究[D];大连理工大学;2012年
9 刘江;拱坝裂缝发展过程研究[D];昆明理工大学;2012年
10 张艳锋;无砟轨道道床板混凝土断裂参数研究[D];中南大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026