堰塞坝组成材料随机性对坝体渗流特性的影响分析

堰塞坝坝体材料分布具有随机性和不均匀性,材料参数存在较强的离散性和变异性,且坝体结构松散、容易失稳,失稳破坏将会带来级联效应灾害链。因此,基于堰塞坝组成材料分布随机性条件下,研究堰塞坝的渗流特征对实际工程具有重要的意义。以红石岩堰塞坝为例,对坝体进行细化分区,对不同分区赋予不同的渗透系数,分别进行稳定、非稳定状态以及设置混凝土防渗墙的渗流计算,探究坝体材料分布的随机性对坝体渗流特性的影响。分析表明,无论是稳定、非稳定状态还是设置混凝土防渗墙后的渗流,不同分区情况下堰塞坝的水压、渗流量以及浸润线等的分布情况均有不同,组成材料的随机性对坝体渗流特性的影响十分明显;当堰塞坝从坝顶到坝底、从上游侧到下游侧渗透系数均逐渐增大时,对坝体的渗流最为不利。实际工程中应关注堰塞坝材料不均匀性对坝体安全影响并及时采取混凝土防渗墙等合理防渗措施。

复合材料随机性的多尺度算法分析

首先介绍复合材料的基本情况和多尺度研究方法的发展状况,接着阐述了多尺度有限元方法的基本思路与求解步骤,最后通过一个具体的算例说明多尺度有限元法求解多尺度问题的优势并对多尺度有限元方法的前景进行了展望。

考虑坝体材料参数随机性的拱坝易损性分析

施工过程和混凝土材料自身属性会导致拱坝坝体材料具有随机性。为了评估在强地震动作用下坝体混凝土材料随机性对拱坝抗震性能的影响,以白鹤滩拱坝为对象研究了表征混凝土非均匀程度的相关长度以及材料参数均值与拱坝损伤破坏的关系。分析中采用耐震时程法(ETA)生成人工地震动时程,假设坝体材料参数值服从特定区间内的均匀分布,同时为考虑坝体材料局部连续性,将相关长度引入到均匀分布公式中,基于协方差矩阵分解法和中心点离散技术建立了对应不同相关长度的拱坝随机场有限元模型,分析了其在地震动作用下的动力响应。选择相对位移、横缝开度和损伤体积比作为评价指标,通过概率密度演化法(PDEM)和直接概率积分法(DPIM)计算各指标的时变概率密度曲线,并计算了不同指标的失效概率曲线,以评价坝体在不同峰值加速度下的失效概率。分析结果表明:考虑坝体材料的随机性后,坝体损伤分布分散,且不同工况的分析结果离散性较大;损伤情况主要受相关长度和材料参数均值的影响,相关长度越大,坝体的抗震性能越好。

随机源对颗粒增强金属基复合材料力学性能影响的多尺度分析及实验验证

20%(体积分数)SiC_(p)/2009Al复合材料的准静态拉伸实验结果表明,其失效应变等力学参数具有明显的分散性。采用多尺度有限元的方法研究了两类随机源对20%SiC_(p)/2009Al宏观力学性能的影响。通过对一系列含随机源的细观多颗粒代表体积单元模型进行准静态拉伸模拟,得到了材料失效应变和断裂能各自的随机分布特征及两者之间的相关性特征,然后结合宏观试样模型,实现了实际材料内不同区域材料性能随机性的表征。研究表明,宏观有限元结果与实验数据的吻合性较好,且由于考虑了随机源的影响,宏观有限元结果还能够很好地模拟失效应变等的分散性特征。