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《河海大学》 2005年
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有缺陷压力钢管稳定性问题仿真分析研究

孟闻远  
【摘要】:大型水电站及高水头大容量抽水蓄能电站的兴建,使水电站压力钢管的建设规模日趋大型化、巨型化。由于高性能钢材的应用,使水电站压力钢管建造越来越柔薄,因此压力钢管稳定性成了压力管道设计的控制性因素。但目前压力管道设计的理论与方法缺乏相应的研究成果,国内外一直在沿用传统的解析法或半经验公式,但这些公式的计算模型有很大的局限性,所以国内、外时常有水电站压力管道失稳破坏的事故发生。有限元方法是一个很好的数值方法,但用一般壳体理论,需要较多的参数进行几何描述,构造既满足协调性又满足刚体位移及常应变要求的单元来求解常常带有缺陷的加肋薄壳稳定性问题非常复杂。 鉴于以上情况,本文开拓性地将无单元数值方法及实验仿真分析技术应用于压力管道外压稳定性问题的研究。 首先,本文对无单元法发展状况及压力管道外压稳定性分析理论与方法进行了系统地分析与研究,建立了具有初始几何缺陷的、几何非线性加肋薄壳外压稳定性分析计算的新模型,同时,还创造性地将混凝土与钢管间的缝隙转化成薄壳的初始几何缺陷,使过去对此类缺陷的研究更加科学化。 其次,本文改进与发展了新兴的无单元法。提出了构造无单元法场函数的新方法,该方法继承了无单元法及有限元法构造场函数的合理内核,保持了无单元法构造场函数的“局部性”、“移动性”及“高阶完备性”等特点,也保持了有限元法构造场函数的“直接性”及“插值性”,克服了无单元Galerkin法隐性求场函数的大量求逆运算以及场函数不过点拟合形成本质边界不易处理而影响无单元法发展的两大“瓶颈”问题;针对非凸区边界(如裂纹尖端、尖锐凹角等)处的高梯度场计算,不可避免会遇到影响区计算受到边界阻断的情况,无单元法目前对此处理的几个公式(准则),有关几何量难以计算,而此处的影响域计算很重要,本文提出了新的计算准则——弦弧准则,新准则既简便又有效;另外,还对不规则边界区域在高斯积分网格内的高精度积分技术进行了研究。 再者,本文还用张量分析的工具导出了厚曲梁的一般几何方程,用微分几何、矢量分析的工具导出了具有任意初始几何缺陷薄壳的非线性几何方程,该几何方程可以很方便的退化到完善壳、线性壳及其它特殊壳体,如柱壳及球壳等旋转壳。本文将加肋壳体看成壳与厚曲梁的组合结构,改变了传统解析法的物理模型,新
【学位授予单位】:河海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TV732.4

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李增坤;水电站群洞性埋管三维有限元分析[D];河北工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马泽玲,刘学文,王燕昌;无单元法应用于节理岩体[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2002年03期
2 刘学文,丁丽宏,王燕昌;配点型点插值加权残值法[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2003年02期
3 介玉新,高波,李广信,周小文;无单元法在堤坝防渗墙应力分析中的应用[J];长江科学院院报;2003年02期
4 刘琰玲,藉东,刘东常,谢巍,马文亮;有限柱壳条元法在埋藏式压力钢管外压稳定分析中的应用[J];长江科学院院报;2004年05期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 张伟刚;;弹性地基上钢筋混凝土板计算新方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年02期
3 张伟刚;;钢筋混凝土板分析的边界无单元法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年03期
4 高学军;朱一丁;;基于紧支径向基函数的局部径向点插值方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年03期
5 任学军;;改进型无网格Galerkin法与有限元法的耦合及其应用研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年05期
6 刘余德;;改进型无网格Galerkin法与有限元法的耦合及其应用研究[J];安徽建筑;2010年05期
7 宋康祖;张雄;陆明万;;MESHLESS METHOD BASED ON COLLOCATION WITH CONSISTENT COMPACTLY SUPPORTED RADIAL BASIS FUNCTIONS[J];Acta Mechanica Sinica;2004年05期
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10 Serge Cescotto;Barbara Rossi;;A natural neighbour method based on Fraeijs de Veubeke variational principle for materially non-linear problems[J];Acta Mechanica Sinica;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 沈振中;王志;甘磊;苗喆;;罚函数无单元法求解复杂土坝渗流场[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 秦荣;;样条无网格法及其应用[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2002年
3 王杰光;肖明贵;刘宝臣;;滑动最小二乘近似函数的拟合特性及其应用[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2002年
4 周进雄;王学明;张智谦;张陵;;形状设计灵敏度分析的无网格法[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(下册)[C];2004年
5 高凌天;刘凯欣;刘颖;;无网格方法在冲击动力学中的应用[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
6 沈振中;陈小虎;孙粤琳;;用罚函数无单元法分析有自由面的稳定渗流场[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(一)[C];2007年
7 李晓春;陈剑平;石丙飞;范建华;;交叉裂隙渗流无网格法初探[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
8 井璐璐;郑保敬;戴保东;;功能梯度材料的无网格局部Kriging法[A];力学与工程应用(第十三卷)[C];2010年
9 尚晨晨;;网格畸变之研究分析[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
10 周善鑫;廖庆喜;;果园链式开沟机刀片的虚拟试验研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙顺凯;流体力学方程与扩散方程有限点方法的若干研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 郑兴;SPH方法改进研究及其在自由面流动问题中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张忠;固体炸药冲击起爆的物质点法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 汪忠明;基于非局部增强梯度模型的混凝土断裂损伤研究[D];合肥工业大学;2010年
5 杨庆年;武汉地铁车站深基坑变形特性分析[D];华中科技大学;2010年
6 孙书伟;微型桩结构加固边坡受力机制和设计计算理论研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
7 张祖军;无网格法及其在注塑充填数值分析中的应用[D];华南理工大学;2010年
8 傅军;新型墙体抗裂抗渗性能及工程应用研究[D];浙江大学;2010年
9 赖生建;计算电磁学中的径向基无网格法[D];电子科技大学;2010年
10 肖卫国;节理岩体本构模型和其细观力学方法理论研究[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 崔凯华;高能炸药冲击起爆数值模拟[D];中国工程物理研究院;2010年
2 刘婷;用无网格Galerkin法求解地下水流拟三维问题[D];辽宁师范大学;2010年
3 陈娟;水下爆炸冲击载荷的SPH算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 卢萍;热—流—固耦合条件下软岩巷道压力与变形的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 刘博;自然元方法的分析及其在偏微分方程中的应用[D];湘潭大学;2010年
6 陈敏;基于EFG法的连续体结构模态拓扑优化研究[D];湘潭大学;2010年
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8 刘小乐;四川木里金矿边坡稳定性仿真分析及防治对策研究[D];华南理工大学;2010年
9 苏建民;无网格法及其在任意形状接触界面金属成形中的应用研究[D];浙江大学;2010年
10 苏利勋;无网格法数值模拟岩体单裂隙水力劈裂[D];昆明理工大学;2008年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 侯建国,安旭文,李春霞,何英明;水电站压力钢管水锤压力的统计特征研究[J];长江科学院院报;2004年01期
2 丛培江;包腾飞;于鹏;;地下埋藏式钢岔管三维有限元分析[J];水电自动化与大坝监测;2006年03期
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8 马文亮,刘东常,刘桂芳,张建华,谢巍;考虑初始缝隙因素作用钢管抗外压稳定计算的一种半解析有限元法[J];华北水利水电学院学报;2005年01期
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10 王志刚;;小间距群洞施工影响效应方案优化研究[J];隧道建设;2009年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 钱军;新型组合套管式地下埋管的研究[D];西安理工大学;2005年
2 张静娜;大型预应力渡槽考虑流固耦合的动力特性分析[D];河北工程大学;2008年
3 王贺;考虑多因素影响的大型渡槽抗震分析[D];河北工程大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘素贞,杨庆新,陈海燕,寇晓东;无单元法在电磁场数值计算中的应用研究[J];电工技术学报;2001年02期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 田荣;连续与非连续变形分析的有限覆盖无单元方法及其应用研究[D];大连理工大学;2000年
【相似文献】
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1 梁桂森,夏斐,吴金源,徐超远;用几何非线性有限元法研究活塞环径向压力分布[J];柴油机;1995年05期
2 刘国明;几何非线性有限元法及干扰能量法在结构稳定分析中的应用[J];福州大学学报(自然科学版);1995年06期
3 张文君;大跨度斜拉桥的几何非线性分析[J];内蒙古公路与运输;1995年02期
4 虞爱民;范磷;;自然弯扭细长梁的非线性性质[J];上海建材学院学报;1996年01期
5 刘锋,李丽娟;空间网壳结构的稳定性分析[J];华南理工大学学报(自然科学版);2003年S1期
6 刘金荣,史三元;变截面门式刚架的几何非线性性能[J];河北建筑科技学院学报;2004年01期
7 李智斌,王照林,李俊峰,王星;刚柔耦合系统的几何非线性运动稳定性[J];清华大学学报(自然科学版);2004年05期
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10 赵德辉,许金余,朱笃美;三维波形复合夹层体系半解析法有限单元分析[J];空军工程大学学报(自然科学版);2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 王萍萍;夏汤忠;;CAE技术在某发动机下护板国产化中的应用[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
4 王萍萍;夏汤忠;;CAE技术在某发动机下护板国产化中的应用[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
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6 白正仙;刘锡良;;张弦梁结构的力学模式及程序编制[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ卷)[C];1998年
7 奉龙成;汪宏;赵人达;;大跨径钢筋混凝土拱桥受力行为的几何与材料非线性耦合分析[A];中国公路学会’2000学术交流论文集[C];2000年
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9 郭棋武;方志;裴丙志;邓海;刘光栋;;混凝土斜拉桥温致效应的非线性分析[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2002年
10 刘建明;吴明儿;张其林;;充气膜结构非线性有限元找形计算方法[A];第15届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2006年
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1 易均 秦水初 沙德明;线路走廊小抗击狂风覆冰能力强[N];华东电力报;2009年
2 本报记者 李纪澜;新项目 新机遇 新发展[N];现代物流报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孟闻远;有缺陷压力钢管稳定性问题仿真分析研究[D];河海大学;2005年
2 麦继婷;波流作用下悬浮隧道的响应研究[D];西南交通大学;2005年
3 康厚军;索拱结构的稳定与振动研究[D];湖南大学;2007年
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7 易壮鹏;几何缺陷对拱结构力学性能的影响[D];湖南大学;2007年
8 唐茂林;大跨度悬索桥空间几何非线性分析与软件开发[D];西南交通大学;2003年
9 张延;钢筋混凝土框架—剪力墙结构地震控制[D];浙江大学;2006年
10 张凤鹏;纤维增强层合复合材料分层损伤行为的研究[D];东北大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邱秀梅;腹板开洞工形截面拱的平面内弹性极限承载力研究[D];中国农业大学;2005年
2 刘旭凡;局部双层球面网壳的非线性稳定分析[D];西南交通大学;2006年
3 郑玉国;基于优化理论的稳定型悬索桥有限元分析[D];昆明理工大学;2006年
4 李慧颋;高层框架几何非线性动力分析的QR法[D];广西大学;2002年
5 寇素霞;考虑竖向荷载影响的框架层间弹性侧移计算[D];东北林业大学;2004年
6 熊晓枫;薄壁结构非线性有限元数值计算及其稳定性分析研究[D];西北工业大学;2006年
7 孙芬;点支式玻璃建筑单层索网体系承载性能分析与试验研究[D];清华大学;2005年
8 朱行凤;大跨度斜拉桥恒载非线性分析[D];合肥工业大学;2006年
9 谈臻;高耸烟囱结构在竖向和水平地震作用下的抗震性能分析[D];同济大学;2007年
10 林晓娜;柔性悬挂接触网的静态找形分析[D];天津大学;2008年
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