基于等效损伤单元模型的高混凝土坝损伤开裂演化分析

基于宏观均质假定考虑混凝土细观非均质性的影响,推导了一种等效损伤单元,该单元具有类似于普通有限单元的均质特性但尺寸处于相对高坝的细观层次,采用最大拉应力与摩尔-库仑破坏准则作为损伤阈值,并发展增量形式的动力非线性迭代算法为计算分析工具;基于ANSYS平台,以UPFs为二次开发工具,在通用有限元软件中实现了考虑混凝土非均质特性的高坝损伤开裂演化模型的嵌入;通过Koyna重力坝的典型损伤破坏形式验证了所开发计算模型的可靠性和良好的工程实用性,并通过单元网格尺寸的优化分析,提出了适用于工程应用的最佳方案。

基于用户可编程特征的ANSYS结构静动力损伤破坏分析与建模

针对ANSYS在非线性力学分析过程中常出现的收敛困难问题,提出了可以考虑复合破坏形式的等效损伤单元模型。该模型采用较为简单的本构关系,并且结合混凝土结构的细观损伤演化机理,利用增量形式的动力非线性迭代算法提高非线性分析收敛性。以ANSYS的用户可编程特性(UPF)为二次开发工具,将模型嵌入ANSYS平台并且通过三维模型静动力分析验证嵌入的模型与标准ANSYS计算结果的误差在静力工况下为5%,在动力工况下为12.3%,在后处理时可以通过将完全损伤单元消除的方法来模拟动力作用下结构破坏过程。在实际应用中该模型的精度与可靠性可以满足需求同时能够清晰直观地显示结构薄弱部位。

地震作用下隧道洞口段岩质边坡损伤演化分析

从岩石材料细观非均匀性特点出发,运用连续介质损伤力学理论,推导了岩石材料细观损伤本构关系式。以ANSYS二次开发平台为主体,基于细观损伤力学,提出基于宏观均质假定的等效损伤单元来模拟隧道洞口段岩质边坡的损伤开裂过程。计算结果表明:在细观方面边坡损伤破坏是个不断损伤的过程,在地震荷载作用下,边坡结构首先会出现微裂纹,随着地震动时间增加,已出现的微裂纹逐渐扩展形成可见的裂缝,最后形成连续的损伤区域;尤其在隧道拱顶上方形成连续贯通的损伤区域,可看出拱顶已完全破坏,给隧道安全运行带来不利影响,因此在设计施工时要对拱顶上方进行加固处理。该计算方法和分析成果可用于同类复杂结构的损伤破坏分析。