拱坝基本参数应力分析毕业论文
拱坝基本参数应力分析毕业
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目录
第一章拱坝基本参数计算 (2)
1.1坝顶高程的确定 (2)
1.1.1坝顶超高计算 (2)
1.1.2坝顶高程计算 (3)
1.2坝型方案及结构布置 (3)
第二章应力分析 (6)
2.1 荷载计算 (6)
2.1.1自重 (6)
2.1.3泥沙压力 (9)
2.1.4扬压力 (10)
2.1.5温度荷载 (11)
2.2 地基位移计算 (12)
2.3拱冠应力分析（拱冠梁法） (15)
γγ的确定 (38)
2.2.3拱冠径向变位系数,
i i
2.2.4拱冠梁变位的计算 (41)
2.2.5拱冠梁应力计算 (44)
2.2.6拱圈应力计算 (52)
第三章坝肩稳定分析 (56)
3.1 稳定分析 (56)
3.1.1计算式 (56)
3.1.2分析过程 (57)
第四章溢流设计及消能防冲设计 (60)
4.1溢流面计算 (60)
4.2下游消能防冲复核 (60)
第一章拱坝基本参数计算
1.1坝顶高程的确定
1.1.1坝顶超高计算
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）规定：龙源口水库设计洪水标准采用50年一遇，校核洪水标准采用500年一遇，按照《浆砌石坝设计规》SL25—91，《砼拱坝设计规》SL282—2003中规定计算大坝需要的坝顶超高。坝顶超高按下式计算：
△h=Zh i+h0+h C
式中：Zh i—波浪高（m）
h0—波浪中心线至水库静水位的高度（m）
h C—安全超高（m）（正常运行情况h C=0.4m，非常运行情况h C =0.3m）
g(Zhi)/V△2=0.0076V0-1/12(gD/V02)1/3
gLm/ V02=0.331 V0-7/15(gD/V02)4/15
h0=[π（Zhi）2/Lm]Cth（2πH1/Lm）
式中：L m—波长（m）
D—吹程（D=3000m）
V0—多年平均最大风速，V0=17.5m/s，正常运用条件下采用 V0′=1.5 V0 H1—水域平均水深（m）
坝顶超高计算成果列如表1-4。
表1-4 坝顶超高计算成果表
1.1.2坝顶高程计算
坝顶高程计算结果列表于1-5。
表1-5 坝顶高程计算成果表
取大值322.88m，本工程取323.00m。
1.2坝型方案及结构布置
本工程按砌石拱坝进行设计，初拟坝底厚为10m 。该坝址受地形、地质条件的限制，右岩山体下有一冲沟从坎肩后面通过，左岸山体稍欠单薄，拱端的位置由于受这些因素的制约，仅能在有限的围进行选择，拱坝的具体位置布置如图所示。
拱圈参数的拟定：
1、中心角2φA ：砌石拱坝顶拱中心角可选用80°～110°，下层可采用40°～80°。
2、拱圈半径：初步拟定可按下式计算，拱圈半径R=L/(2sin φA)，式中L 为弦长。
3、拱冠梁的形式和尺寸
坝顶高程处开挖后的河床宽度L 经多次布置，L 最终选定为138.47m 。 根据经验公式，可求得坝顶底厚度。
)3(01.04.0H L T C ++=
10002)(0832..0632.0H
H L H T B += 式中：
c T 为坝顶厚度; b T 为坝底厚度;
L 为开挖后坝顶高程河岸宽度;
H 为坝高。
经计算Tc=3.5m Tb=15m
已知Tc,Tb 后，可查《砌石坝设计》拱冠梁经验断面表格得出拱冠梁
1-6 断面尺寸如下表
拱圈几何尺寸拟定见下表1-7：
表1-7 大坝几何尺寸表
第二章 应力分析
2.1 荷载计算
拱坝受的荷载包括：自重、静水压力、动水压力、扬压力、泥沙压力、冰压力、浪压力、温度作用以及地震作用等，基本上与重力坝相同。但由于拱坝本身的特点，有些荷载的计算及其对坝体应力的影响与重力坝不尽相同。
2.1.1自重
由于永久性设备的自重相对于坝体自重可以忽略不计，所以自重计算只包括坝体自重计算。
由于拱坝各坝块的水平截面都呈扇形，如图2-1所示，截面A 1与A 2间的坝块自重G 可按辛普森公式计算，即：
G=
1m 21Z A 4A A 6
（）
m
（2.1） 式中，γm —砌体容重，21.70kN/m 3； ΔZ —计算坝块高度，m ；
A 1、A 2、A m —上、下两端和中间截面的面积，㎡；
含孔复合材料层板的力学性能研究
第２５卷２００６年第９期 ９月 机械科学与技术 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤ７ＩＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖ０１．２５Ｎｏ．９ ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２００６ 朱西平文章编号：１００３－８７２８（２００６）０９－１１２６ＪＤ４ 含孔复合材料层板的力学性能研究 朱西平，毛坤，韩小平，岳珠峰 （西北工业大学，西安７１００７２） 摘要：对复合材料开口缝合补强结构进行了实验研究，测试了不同缝合参数（针距、行距、边距、单重和双重缝合）补强对含孔复合材料层板的破坏强度，研究了孔边应力集中和缝合补强对强度、模量等力学性能参数的影响，分析讨论了孔边及邻近区域应变集中及应变分布的规律，通过实验结果和分析讨论，对复合材料开口缝合补强结构提出合理的设计方法。 关键词：含孔复合材料层板；缝合补强；应变集中；缝合参数 中图分类号：ＴＢ３３文献标识码：Ａ ＡＳｔｕｄｙｏｆＵ舱ＭｅｃｌｌａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｍｅｓｏｆＣｏｍｐ嬲溉Ｌ锄疵ｍｔ姻稍ｎＩＩＩｏｌｅｓ ＺｈｕＸｉｐｉｎｇ，ＭａｏＫｕｎ，ＨａｎＸｉａｏｐｉｎｇ，ＹｕｅＺｈｕｆｅｎｇ （Ｎｏｎ｝１ｗｅｓｔｅｍＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓ毋，Ｘｉ’ａｎ７１００７２） Ａｂｓ仃ａｃｔ：ｎｅｐａｐｅｒｃａｒＴｉｅｄｏｕｔａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆｓｔｉｔｃｈｉｎｇｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｆｏｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌａＩＩｌｉｎａｔｅｓｗｉｍｈｏｌｅｓ．Ｔｈｅｄａｍａｑｇｅｔｏｓｔｉｔｃｈｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｓｕｃｈａｓｓｔｉｔｃｈｉｎｇｎｅｅｄｌｅｄｉｓｔａｎｃｅ，ＩＤｗｓｐａｃｅ，ｅｄｇｅｄｉｓ－ｔａｎｃｅ，ｓｉｎｄｅｓｔｉｔｃｈｉｎｇｏｒｄｏｕｂｌｅｓｔｉｔｃｈｉｎｇｔｏ出ｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌ锄ｉｎａｔｅｓｗａｓｔｅｓｔｅｄ．ＴｈｅｉｌｌｎｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｓｔＩ－ｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｎｅａｒｔｌｌｅｈｏｌｅｒｅｇｉｏｎａｎｄｔｈｅｓｔｉｔｃｈｉｎｇｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｏｎｔｌｌｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｎｉｅｓｓｕｃｈａｓｓｔｒｅｎｇ山ａｎｄｍｏｄｕｌｕｓｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｌａｗｓｏｆｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａ—ｔｅｄａｎａｌｙｔｉｃａｌｌｙａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄａｄｉｓｔｉｎｃｔｅｆｆｂｃｔｏｆｓｔｉｔｃｈｉｎｇｒｅｉｎ—ｆｏｒｃｅｍｅｎｔｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅｓｗｉ山ｈｏｌｅｓ，ｆｏｒｗｈｉｃｈａｒｅａｓｏｎａｂｌｅｄｅｓｉｇｎｍｅ山ｏｄｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． ＫｅｙｗＯｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅｗｉｔ｝ｌｈｏｌｅｓ；ｓｔｉｔｃｈｉｎｇｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ；ｓｎ．ｅｓｓｃｏｎｃｅｎ臼阻ｔｉｏｎ；ｓｔｉｔｃｈｉｎｇｐａ—ｒａｎｌｅｔｅｒ 工程实际中，复合材料的应用日益增多，由于结构装配或功能方面的需求，常常需要在复合材料层板上打孔或开口，承载时这些局部区域引起的应力集中对复合材料结构的承载能力、使用寿命可能会产生严重影响。因此，研究复合材料层合结构的开口处应力集中问题，具有工程实际意义。 Ｆｕ－Ｋｕｏｃｈａｎｇ和ＬａｒｒｙＢ．ｋｓｓａＩｄ¨“ｏ分别从理论分析、有限元数值计算和实验方面比较系统地研究了含孔洞层合板承受拉伸、压缩载荷时损伤、失效和破坏情况，提出一种损伤累积模型进行应力分析和破坏分析，并建立了噙孔洞层合板失效模型和破坏准则。ｋｉｆｃａｌｌｓｓｏｎ瞪３采用三维有限元方法研究含孑Ｌ层合板的层间应力和损伤，给出沿厚度方向的法向应力分布，计算结果表明，在铺层界面和自由 收稿日期：２００５—０９—２８ 作者简介：朱西平（１９５７一），男（汉），陕西，副教授 Ｅ—ｍａｉｌ：呷口甲＠Ｔｗ巾ｕ．ｅｄｕ．ｃｎ边缘上存在高的层间应力梯度。Ｄ．Ａｍｌａ和Ｍ．Ｌ．Ｍｃｃａｉｎ［６１对含孔石墨／环氧层合板实施拉伸实验，得到含孔拉伸试件的表观应力集中因子，并采用声发射监控试件的破坏过程。Ｈｗａｉ－ＣｈｌｌＩＩｇｗｌｌ和ＢｉｎＭｕ¨’基于正交各向异性含孔板的应力集中因子计算公式，推广应用到双向加载含孔板以及受轴向载荷或内压的含孔圆柱，结合有限元数值计算，讨论了结构尺寸及其它因素对应力集中的影响。 王启智等睇“２１分别采用了半解析半经验方法和有限元数值计算方法，推导出拉伸正交各向异性有限宽板偏心圆孔的应力集中系数表达式、有限域中高精度应力集中系数表达式以及带圆孔的有限宽板的动态应力集中系数表达式。 本文对复合材料开口缝合补强结构进行了实验研究，测试了不同缝合参数（针距、行距、边距、单重和双重缝合）补强的含孔复合材料层板的拉伸强度，研究了孔边应力集 中和缝合补强对强度、模量等力学性能参数的影响，分析讨 万方数据
复合材料整体成型关键技术现状分析研究
复合材料整体成型关键技术现状分析研究 摘要：复合材料具有减轻结构重量，适合整体成型，提升结构安全性，降低生产成本等诸多优势，目前复合材料已经成为航空工业的研究热点，未来航空市场的竞争，很大一部分也是先进复合材料应用的竞争，目前在这块市场上，我国的基础实力较为薄弱，而发达国家对于先进的复合材料技术对我国高度保密，因此充分利用专利信息，研究复合材料整体成型技术的发展现状具有非常重要的意义。本文从专利的角度对航空复合材料整体成型技术的应用进行了分析，并从几个关键技术点上进行重点专利分析，以期能给复合材料的研发应用提供指导。 关键词：复合材料自动铺放液态成型热压罐真空袋挤压成型 中图分类号：tb33 文献标识码：a 文章编号： 1674-098x(2011)12(a)-0000-00 复合材料整体成型技术正广泛的应用在航空航天及其他技术领域，由于复合材料的整体成型具有降低制造成本，减轻结构重量，提升航天器的经济环保性等诸多优点。飞机上的复合材料使用量已经成为衡量其先进性的重要标准[1]。 飞机设计领域向来有为减轻每1g重量而奋斗的原则，因此发展复合材料成型技术的符合民机技术发展的趋势，也反映了目前低碳节能，绿色环保的飞机设计理念的要求。
目前如空客公司的a350，波音公司的b787的复合材料的用量已经达到了50%。当前各国都将先进复合材料制造技术作为研发重点，而从“产品未动，专利先行”的角度出发，大量复合材料技术都可以在专利文献中找到，因此积极利用专利信息开展现状分析，挖掘具有借鉴价值的专利具有十分积极的意义。 1复材整体成型技术发展概况 现代先进复合材料起源于20世纪60年代，70年代复合材料开始应用在飞机结构上，复合材料的加入对飞机结构轻质化、模块化起着中重要的作用。近年来先进复合材料在现代飞机上的用量不断扩大，已经成为铝，钢、钛之外的第四大航空结构材料[2]。复合材料整体成型技术经过了几个阶段的发展，已经逐渐从次承力件过度到主承力件，波音空客两大民机巨头在民机市场竞争 日趋激烈，在复合材料方面也不断抢占技术制高点，推出的机型中无一不把提高复合材料用量作为经济性，先进性的象征性指标。从专利领域来看，近几年两大航空企业的复合材料相关专利的申请量也在不断剧增，波音公司凭借其一直以来在复合材料应用领域的雄厚基础，申请了大量极具技术价值的基础专利，同时针对这些基础专利不断进行改进形成新的专利申请。空客公司作为后起竞争者凭借欧洲航空工业在复材领域的雄厚基础，不断进行大胆创新，在该领域申请的大量的专利也大有后来居上的态势。可见现代民机企业都在不遗余力的提升复合材料的研发力度。 当前复合材料的成型技术主要包括真空袋-热压罐成型技术，自
2010年11月CAESARII高级培训讲义- 应力分析理论及规范应力
Pipe Stress Analysis Using CAESAR II Pi St A l i U i CAESAR II AECsoft
综述 z应力分析的目的 z应力分类 z失效理论 z应力增大系数介绍 z规范应力公式归纳综述
Course Objectives培训课程目标Course Objectives z掌握管道柔性设计方法和应力分析基础理论z正确建立分析模型 z正确理解结果阐述与解释 z高效地改造管道系统 z熟悉CAESAR II的操作与实际应用 其 a其它……?
为什么要做管道应力分析？ z为了保持管道应力在规范许用应力范围以内。 z为了使持设备管口载荷在许用值以内或符合制造商或公认的标准。(如 ,等等) NEMASM23 ，API610 , API617 。 z为了使与管道相连接的容器应力保持在ASME 第八部分容器设计规范的许用范围内 的许用范围内。 z计算出各种支撑及约束的设计载荷，为支架设计提供载荷依据。 z查看管道位移进行碰撞检查 解决管道动力学问题例如它们是机械振动声频振动流体锤脉z解决管道动力学问题。例如它们是:机械振动，声频振动，流体锤，脉 动，瞬间流动，安全阀的泄放。 z优化管道设计
应力分析前期所需准备的资料 z系统信息: 应力轴侧图--应力分析轴测图是一简图，画着与应力轴相同的系统，它给观察者个明显的管系三维印象。进行管道应力分析需获得的系统它给观察者一个明显的管系三维印象进行管道应力分析需获得的 设计数据包括管子的材料及尺寸，操作参数，如:温度、压力、流量等:规范的应力许用值及载荷参数，包括:保温、重量，外部设备的运动及风和 地震的影响。 z设计规则：选择准确的管道设计规范
8章应力分析·强度理论
材 料 力 学 ·170 · 第8章 应力分析·强度理论 8.1 概 述 前面几章中，分别讨论了轴向拉伸与压缩、扭转和弯曲等几种基本变形构件横截面上的应力，并根据相应的实验结果，建立了危险点处只有正应力或只有切应力时的强度条件 []max σσ≤或[]max ττ≤ 式中：max σ或max τ为构件工作时最大的应力，由相关的应力公式计算；[]σ或[]τ为材料的许 用应力，它是通过直接实验（如轴向拉伸或纯扭），测得材料相应的极限应力，再除以安全因数获得的，没有考虑材料失效的原因。这些强度条件的共同特点是：其一，危险截面的危险点只有正应力或只有切应力作用；其二，都是通过实验直接确定失效时的极限应力。 上述强度条件对于分析复杂情形下的强度问题是远远不够的。例如，仅仅根据横截面上的应力，不能分析为什么低碳钢试样拉伸至屈服时，表面会出现与轴线成45°角的滑移线；也不能分析铸铁圆试样扭转时，为什么沿45°螺旋面断开；根据横截面上的应力分析和相应的实验结果，不能直接建立既有正应力又有切应力存在时的强度条件。 实际工程中，构件受力可能非常复杂，从而使得受力构件内截面上一点处往往既有正应力，又有切应力。对于这些复杂的受力情况，一方面要研究通过构件内某点各个不同方位截面上的应力变化规律，从而确定该点处的最大正应力和最大切应力及其所在的截面方位；另一方面需要研究材料破坏的规律，找出材料破坏的共同因素，通过实验确定这一共同因素的极限值，从而建立相应的强度条件。 本章主要研究受力构件内一点的应力状态，应力与应变之间的关系（广义胡克定律）以及关于材料破坏规律的强度理论，从而为在各种应力状态下的强度计算提供必要的理论基础。 8.2 一点的应力状态·应力状态分类 受力构件内一点处不同截面上应力的集合，称为一点的应力状态。为了描述一点的应力状态，在一般情况下，总是围绕这点截取一个3对面互相垂直且边长充分小的正六面体，这一六面体称为单元体。当受力构件处于平衡状态时，从构件内截取的单元体也是平衡的，单元体的任何一个局部也必是平衡的。所以，当单元体3对面上的应力已知，就可以根据截面法求出通过该点的任一斜截面上的应力情况。因此，通过单元体及其3对互相垂直面上的应力，可以描述一点的应力状态。 为了确定一点的应力状态，需要先确定代表这一点的单元体的6个面上的应力。为此，在单元体的截取时，应尽量使其各面上应力容易求得。
复合材料结构
复合材料结构设计的特点 (1) 复合材料既是一种材料又是一种结构 (2) 复合材料具有可设计性 (3) 复合材料结构设计包含材料设计 复合材料区别于传统材料的根本特点之一可设计性好（设计人员可根据所需制品对力学及其它性能的要求，对结构设计的同时对材料本身进行设计） 具体体现在两个方面1力学设计——给制品一定的强度和刚度、2功能设计——给制品除力学性能外的其他性能 复合材料力学性能的特点 (1) 各向异性性能材料弹性主方向：模量较大的一个主方向称为纵向，用字母L表示，与其垂直的另一主方向称为横向，用字母T表示。通常的各向同性材料中，表达材料弹 )和ν(泊松比)或剪切弹性模量G。 对于复合材料中的每个单层，纵向弹性模量E L、横向弹性模量E T、纵向泊松比νL (或横向泊松比νT)、面内剪切弹性模量G LT。 耦合现象：拉剪耦合与剪拉耦合、弯扭耦合与扭弯耦合 (2) 非均质性 耦合变形：层合结构复合材料在一种外力作用下，除了引起本身的基本变形外，还可能引起其他基本变形。 (3)层间强度低 在结构设计时，应尽量减小层间应力，或采取某些构造措施，以避免层间分层破坏。 研究复合材料的刚度和强度时，基本假设： (1) 假设层合板是连续的。由于连续性假设，使数学分析中的一些连续性概念、极限概念以及微积分等数学工具都能应用于力学分析中。 (2）假设单向层合板是均匀的，多向层合板是分段均匀的。 (3) 假设限于单向层合板是正交各向异性的：即认为单向层合板具有两个相互垂直的弹性对称面。 (4) 假设限于层合板是线弹性的：即认为层合板在外力作用下产生的变形与外力成正比关系，且当外力移去后，层合板能够完全恢复其原来形状。 (5) 假设层合板的变形是很小的。 上述五个基本假设，只有多向层合板的分段均匀性假设和单向层合板的正交各向异性假设，与材料力学中的均匀性假设和各向同性假设有区别。 平面应力状态与平面应变状态 平面应力状态：单元体有一对平面上的应力等于0。（σz＝0，τzx＝0，τzy ＝0） 平面应变状态（平面位移）：εz＝0（即ω＝0），τzx＝0(γ31＝0)，τzy ＝0(γ32＝0 )， σz一般不等于0。 复合材料连接方式 复合材料连接方式主要分为两大类：胶接连接与机械连接。胶接连接：受力不大的薄壁结构，尤其是复合材料结构；机械连接：连接构件较厚、受力大的结构。
第四节 拱坝的应力分析
第四节拱坝的应力分析 一、拱坝应力分析的常用方法 拱坝是一个空间弹性壳体，其几何形状和边界条件都很复杂，难以用严格的理论计算求解拱坝坝体应力状态。在工程设计中，常作一些必要的假定和简化，使计算成果能满足工程需要。拱坝应力分析的常用方法有圆筒法、纯拱法、拱梁分载法、壳体理论计算方法、有限单元法和结构模型试验法等。 (1)纯拱法: 假定拱坝由许多互不影响的独立水平拱圈组成，不考虑梁的作用，荷载全部由拱圈承担。计算简单，但结果偏大，尤其对厚拱坝。对薄拱坝和小型工程较为适用。 (2) 拱梁分载法: 假定拱坝由许多层水平拱圈和铅直悬臂梁组成，荷载由拱梁共同承担，按拱、梁相交点变位一致的条件将荷载分配到拱、梁两个系统上。梁是静定结构，其应力容易计算；拱的应力则按弹性固端拱进行，计算结果较为合理，但计算量大，需借助计算机，适于大、中型拱坝。 拱冠梁法: 最简单的拱梁分载法，可采用拱冠梁作为所有悬臂梁的代表与许多拱圈组成拱梁系统，按拱、梁交点径向线变位一致的条件来建立变形协调方程, 并进行荷载分配, 可大大减少工作量。 拱冠梁法的主要步骤是： ①选定若干拱圈，分别计算各拱圈拱顶以及拱冠梁与各拱圈交点在单位径向荷载作用下的变位，这些变位称为―单位变位‖； ②根据各共轭点拱、梁径向变位协调的关系以及各点荷载之和应等于总荷载强度的要求建立变位协调方程组； ③将上述方程组联立求解，得出各点的荷载分配； ④根据求届的荷载分配值，分别计算拱冠梁和各拱圈的内力和应力。 1、基本算式 如图3.13所示，将拱坝从坝顶到坝底划分为5–7层水平拱圈，拱圈各高1m，令各划分点的序号为自坝顶至坝底 ，各层拱圈之间取相等距离。 由拱冠梁和各层拱圈交点处径向变位一致的条件，可以列出方程组为 式中 ，2，3…，，拱冠梁与水平拱交点的序号，即拱的层数； ——单位荷载作用点的序号 ——作用在第层拱圈中面高程上总的水平径向荷载强度，包括水压力，泥沙压力等； ——拱冠梁在第层拱高程上所分配到的水平径向荷载，为未知数； （）——第层拱圈所分配的水平径向均布荷载强度； ——梁在 点所分配到的荷载强度；
拱坝的分析方法
拱坝的分析方法 拱坝是一个空间弹性壳体，其几何形状和边界条件都很复杂，难以用严格的理论计算求解拱坝坝体应力状态。在工程设计中，常作一些必要的假定和简化，使计算成果能满足工程需要。拱坝应力分析的常用方法有圆筒法、纯拱法、拱梁分载法、壳体理论计算方法、有限单元法和结构模型试验法等。 (1)纯拱法：假定拱坝由许多互不影响的独立水平拱圈组成，不考虑梁的作用，荷载全部由拱圈承担。计算简单，但结果偏大，尤其对厚拱坝。对薄拱坝和小型工程较为适用。 (2) 拱梁分载法：假定拱坝由许多层水平拱圈和铅直悬臂梁组成，荷载由拱梁共同承担，按拱、梁相交点变位一致的条件将荷载分配到拱、梁两个系统上。梁是静定结构，其应力容易计算；拱的应力则按弹性固端拱进行，计算结果较为合理，但计算量大，需借助计算机，适于大、中型拱坝。 (3)拱冠梁法：最简单的拱梁分载法，可采用拱冠梁作为所有悬臂梁的代表与许多拱圈组成拱梁系统，按拱、梁交点径向线变位一致的条件来建立变形协调方程, 并进行荷载分配, 可大大减少工作量。 (4)壳体理论计算方法：采用壳体理论计算拱坝应力的近似方法，早在30年代就由P托克尔提出。由于坝体形状和几何尺度的变化以及边界条件的复杂性，使这一方法受到很大限制。近年来由于计算机技术的发展，使这一方法取得了新进展。网格法就是应用有限差分解算壳体方程的一种计算方法，它适用于薄拱坝。中国广东泉水双曲拱
坝用网格法进行应力计算，效果较好。 (5)有限单元法：将地基和坝体划分为有限数量的单元，以节点相连接，用离散模型代替连续体结构进行坝内各单元的应力和变位计算，能正确反映施工过程对应力的影响，能解决复杂边界条件和材料不均匀的问题，适用而有效，但计算量相当大，必须借助于计算机才能完成。
拱坝基本参数应力分析毕业论文
拱坝基本参数应力分析毕业 论文 目录 第一章拱坝基本参数计算 (2) 1.1坝顶高程的确定 (2) 1.1.1坝顶超高计算 (2) 1.1.2坝顶高程计算 (3) 1.2坝型方案及结构布置 (3) 第二章应力分析 (6) 2.1 荷载计算 (6) 2.1.1自重 (6) 2.1.3泥沙压力 (9) 2.1.4扬压力 (10) 2.1.5温度荷载 (11) 2.2 地基位移计算 (12) 2.3拱冠应力分析（拱冠梁法） (15) γγ的确定 (38) 2.2.3拱冠径向变位系数, i i 2.2.4拱冠梁变位的计算 (41)
2.2.5拱冠梁应力计算 (44) 2.2.6拱圈应力计算 (52) 第三章坝肩稳定分析 (56) 3.1 稳定分析 (56) 3.1.1计算式 (56) 3.1.2分析过程 (57) 第四章溢流设计及消能防冲设计 (60) 4.1溢流面计算 (60) 4.2下游消能防冲复核 (60) 第一章拱坝基本参数计算 1.1坝顶高程的确定 1.1.1坝顶超高计算 根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）规定：龙源口水库设计洪水标准采用50年一遇，校核洪水标准采用500年一遇，按照《浆砌石坝设计规》SL25—91，《砼拱坝设计规》SL282—2003中规定计算大坝需要的坝顶超高。坝顶超高按下式计算： △h=Zh i+h0+h C 式中：Zh i—波浪高（m） h0—波浪中心线至水库静水位的高度（m） h C—安全超高（m）（正常运行情况h C=0.4m，非常运行情况h C =0.3m） g(Zhi)/V△2=0.0076V0-1/12(gD/V02)1/3
第三强度理论.
第七章 应力和应变分析 强度理论 §7.1应力状态概述 过构件上一点有无数的截面，这一点的各个截面上应力情况的集合，称为这点的应力状态 §7.2二向和三向应力状态的实例 §7.3二向应力状态分析—解析法 1．任意斜截面上的应力 在基本单元体上取任一截面位置，截面的法线n 。 在外法线n 和切线t 上列平衡方程 αασαατσc o s )c o s (s i n )c o s (dA dA dA x xy a -+ 0s i n )s i n (c o s )s i n (=-+αασαατdA dA y yx αασαατ τsin )cos (cos )cos (dA dA dA x xy a -- 0sin )sin (cos )sin (=++ααταασdA dA yx y 根据剪应力互等定理，yx xy ττ=，并考虑到下列三角关系 22sin 1sin ,22cos 1cos 22 α ααα-=+= ， ααα2sin cos sin 2= 简化两个平衡方程，得 ατασσσσσα2sin 2cos 2 2 xy y x y x --+ += xy τyx τn α t
ατασστα2cos 2sin 2 xy y x +-= 2．极值应力 将正应力公式对α取导数，得 ?? ????+--=ατασσασα 2cos 2sin 22xy y x d d 若0αα=时，能使导数 0=α σα d d ，则 02cos 2sin 2 00=+-ατασσxy y x y x xy tg σστα-- =220 上式有两个解：即0α和 900±α。在它们所确定的两个互相垂直的平面上，正应力取得极值。且绝对值小的角度所对应平面为最大正应力所在的平面，另一个是最小正应力所在的平面。求得最大或最小正应力为 2 2min max )2 (2xy y x y x τσσσσσσ+-±+= ??? 0α代入剪力公式，0ατ为零。这就是说，正应力为最大或最小所在的平面，就是主平 面。所以，主应力就是最大或最小的正应力。 将切应力公式对α求导，令 02sin 22cos )(=--=ατασσα τα xy y x d d 若1αα=时，能使导数0=α τα d d ，则在1α所确定的截面上，剪应力取得极值。通过求导可得 02sin 22cos )(11=--ατασσxy y x xy y x tg τσσα221-= 求得剪应力的最大值和最小值是： 2 2min max )2 ( xy y x τσσττ+-±=??? 与正应力的极值和所在两个平面方位的对应关系相似，剪应力的极值与所在两个平面方
应力状态分析和强度理论
第八章 应力状态和强度理论 授课学时：8学时 主要内容：斜截面上的应力；二向应力状态的解析分析和应力圆。三向应力简介。 $8.1应力状态概述 单向拉伸时斜截面上的应力 1．应力状态 过构件上一点有无数的截面，这一点的各个截面上应力情况的集合，称为这点的应力状态 2．单向拉伸时斜截面上的应力 横截面上的正应力 A N =σ 斜截面上的应力 ασα cos cos ===A P A P p a a 斜截面上的正应力和切应力为 ασασ2cos cos ==a a p ασ ατ2sin 2 sin = =a a p 可以得出 0=α时 σσ=max 4 π α= 时 2 m a x σ τ= 过A 点取一个单元体，如果单元体的某个面上只有正应力，而无剪应力，则此平面称为主平面。主平面上的正应力称为主应力。 主单元体 若单元体三个相互垂直的面皆为主平面，则这样的单元体称为主单元体。三个主应力中有一个不为零，称为单向应力状态。三个主应力中有两个不为零，称为二向应力状态。三个主应力中都不为零，称为三向应力状态。主单元体三个主平面上的主应力按代数值的大小排列，即为321σσσ≥≥。 P P a a α
$8.2二向应力状态下斜截面上的应力 1． 任意斜截面上的应力 在基本单元体上取任一截面位置，截面的法线n 。 在外法线n 和切线t 上列平衡方程 αασαατσc o s )c o s (s i n )c o s (dA dA dA x xy a -+ 0sin )sin (cos )sin (=-+αασαατdA dA y yx αασααττ sin )cos (cos )cos (dA dA dA x xy a -- 0sin )sin (cos )sin (=++ααταασdA dA yx y 根据剪应力互等定理，yx xy ττ=，并考虑到下列三角关系 22sin 1sin ,22cos 1cos 22 α ααα-=+= ， ααα2sin cos sin 2= 简化两个平衡方程，得 ατασσσσσα2sin 2cos 2 2 xy y x y x --+ += ατασστα2cos 2sin 2 xy y x +-= 2．极值应力 将正应力公式对α取导数，得 ?? ????+--=ατασσασα 2cos 2sin 22xy y x d d 若0αα=时，能使导数 0=α σα d d ，则 02cos 2sin 2 00=+-ατασσxy y x y x xy tg σστα-- =220 上式有两个解：即0α和 900±α。在它们所确定的两个互相垂直的平面上，正应力取 xy τyx τn α t
混凝土拱坝应力的有限元方法
第３０卷第７期２ ０ １ ２年７月水 电 能 源 科 学 Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３０Ｎｏ．７ Ｊｕｌ．２ ０ １ ２文章编号：１０００－７７０９（２０１２）０７－００７６－ ０４混凝土拱坝应力分析的有限元方法探讨 燕荷叶 （山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原０３００２４） 摘要：采用有限元法计算拱坝应力时，在拱坝近基础部位存在明显的应力集中，这对计算结果的评价带来了困难。为明确应力集中部位的真实应力水平，以大型分析软件ＡＮＳＹＳ为平台，建立了拱坝三维有限元模型。针对同一模型，在相同荷载作用下，分别采用混凝土单轴强度准则（线性有限元法）和混凝土多参数强度准则（非线性有限元法）进行计算，并分析了非线性有限元法计算中参数ｆｔ值的敏感性。结果表明，两种方法所得的拱坝应力分布规律基本一致，而非线性有限元法可描述坝体在应力水平较大部位是否开裂。关键词：混凝土拱坝；有限元法；应力；开裂；ＡＮＳＹＳ中图分类号：ＴＶ６４２．４ 文献标志码：Ａ 收稿日期：２０１１－１０－１２，修回日期：２０１２－０４－ ２８作者简介：燕荷叶（１９６７－），女，高级工程师，研究方向为水利水电工程规划与设计，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｈｅｙ ｅ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ 近年来， 有限元法逐渐用于混凝土拱坝的线弹性分析及弹塑性分析中，它能弥补拱梁分载法的缺点，可考虑地基变形和坝体开裂等各种影响因素，更加符合拱坝的受力特点。但应用有限元法计算坝体应力分布时， 在拱坝近基础部位存在明显的应力集中问题，加之对裂缝发展规模缺乏 统一的认识，该法的应用也受到限制［ １，２］ 。为此，本文以大型分析软件ＡＮＳＹＳ为平台， 建立了拱坝三维有限元模型。针对同一模型及相同的单元划分方式，在相同的荷载作用下，分别采用Ｄｕｒｃｋｅｒ－Ｐｒａｇ ｅｒ准则（线性有限元法）和Ｗｉｌｌｉａｍ－Ｗａｒｎｋｅ五参数准则（非线性有限元法）进行计算，获取了拱坝应力计算结果，并对非线性有限元法计算中参数ｆｔ值的敏感性进行了分析，获得了一些有益的结论，可供借鉴。 １ 计算模型 （１ ）基本资料。某混凝土拱坝工程为Ⅱ等工程，拦河坝为混凝土抛物线双曲拱坝，为２级建筑物。最大坝高９８．５ｍ，坝顶高程８８４．０ｍ，坝顶宽８．０ｍ，坝底宽３１．０ｍ；坝身为表孔泄洪，表孔布置于坝顶中部，孔宽、高均为１２．０ｍ，堰顶高程８７２．０ｍ。 （２）计算模型。有限元计算整体模型包括坝体和地基。基础范围向上游取１００ｍ、下游和底部均取２００ｍ。网格划分采用八节点六面体实体 单元， 整体有限元计算模型和坝体有限元计算模型见图１， 其中节点总数为２９ ５９０个，单元总数为２５ ０７８个。整体模型基础部分约束情况为：地基底部为三向约束，上下游面及左右侧面均为法向链杆约束。计算模型应用的坐标系为：水流方向为ｘ轴，向下游为正；沿高度方向为ｙ轴，向上为正；垂直水流方向为ｚ轴，向右岸为正。整体坐标系原点在坝上游面右深孔中心线位置。 图１ 整体有限元计算模型和坝体有限元计算模型Ｆｉｇ． １ Ｗｈｏｌｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ａｒｃｈ ｄａｍｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ（３ ）材料参数。坝体混凝土及岩体物理力学参数见表１。 表１ 坝体混凝土及岩体物理力学参数Ｔａｂ．１ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃ ｐ ａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆｄａｍ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｒｏｃｋ材料 重度 弹性模量Ｅ 变形模量 泊松比μ 线膨胀系数／℃ －１导温 系数坝体混凝土２ ４００ ２８ ０．１６７ ８． ３×１０－６ ３岩体 ２ ７００ １０（１５）０．２７０（０．２１０）１．０×１０－５ ３ 注：坝体混凝土标号为Ｃ２５；岩体高程为８５９ｍ以上（ 下）。重度单位为ｋｇ／ｍ３；弹性模量、变形模量单位均为ＧＰａ；导温系数单位为ｍ２／ｈ 。
基于不同方法的RCC双曲拱坝应力计算对比分析
技术平台 5 2017年第6期4?结语 本文重点介绍了大众公司的01N 自动变速器，相比以前所发展的各种变速器具有独特的特点，它结构简单，紧凑，特别是机械部分。在仿真设计过程中掌握了01N 的结构和工作原理，通过实际测绘掌握了01N 自动变速器传动机构的尺寸数据，使用CATIA 完成了对其零部件的建模和虚拟装配，深入了解了各档位的 动力传递路线和齿轮接合过程，同时更加直观的观察 到变速器的工作过程。 参考文献：:［1］王望予.汽车设计［M］.北京:机械上业出版社,2004.［2］余志生.汽车理论［M］.北京:机械上业出版社,2009.［3］胡海龙.CATIA?V5?R18基础设计［M ］.北京:清华大学出版社,2010:1-2.［4］黄韩之.?虚拟装配技术的研究［J］.?机械设计与制造工程,?2005,?29（6）：34-36. 基于不同方法的RCC双曲拱坝应力计算对比分析 马?强 （杨凌职业技术学院，陕西?杨凌?712100） 摘?要：通过有限元方法和拱梁分载法结合某RCC 双曲拱坝工程案例进行计算，通过计算分析拱坝在不同方法计算下的位移和应 力分布规律，以及抗滑稳定。对比两种方法计算结果，同时对坝体稳定性进行评价给出建议。关键词：RCC 双曲拱坝；有限元法；拱梁分载法；应力分析 1?工程概况 某RCC 单圆心双曲拱坝，坝顶宽5m，最大坝高59m，坝底最大宽度24m，建基高程983m。坝体采用C20混凝土，容重24kN/m 3，弹性模量25.5GPa，泊松比0.16。水库正常水位为1035.00m，对应下游水位991.00m；设计洪水位为1039.48m，对应下游水位为992.01m；校核洪水位为1041.34m，对应下游水位为993.72m；死水位为1015.50m，对应下游水位为983.00m；上游淤沙高程为1014.00m。坝基坝肩岩体综合弹性模量取7.5GPa。坝址区多年平均气温为17.9℃。2?计算工况及荷载组合 本文计算中考虑5种工况。工况1（正常蓄水位）基本荷载包括：上游静水压力、下游静水压力、坝体自重、坝底扬压力、泥沙压力、浪压力以及设计正常温降；工况2（正常蓄水位）基本荷载与工况1相同，考虑设计正常温升；工况3（设计洪水位）基本荷载比工况1多动水压力，考虑设计正常温升；工况4（死水位）基本荷载与工况1相同，考虑设计正常温升；工况5（校核水位）特殊荷载包括：校核洪水位及相应尾水位的静水压力，考虑设计正常温升。3?拱梁分载法 拱坝应力分析的拱梁分载法通常采用的是三向调整法和四向调整法，本文采用四向调整法。四向调整法是按径向位移、切向位移、水平转角、垂直转角四向拱、梁变位协调条件进行水平拱与垂直悬臂梁的荷载分配，然后按弹性固端拱计算拱截面的内力和应力，按垂直悬臂梁计算梁截面的内力和应力，并计算水平拱与垂直悬臂梁交点处的位移，最后计算拱梁交点处 坝体上下游面主应力。 拱梁分载法计算结果如下：工况1上游面最大拉应力为0.71MPa，最大压应力为1.37 MPa，下游面最大拉应力为0.79MPa，最大压应力为1.52MPa，最大径向位移为14.00mm；工况2上游面最大拉应力为0.59MPa，最大压应力为3.71 MPa，下游面最大拉应力为0.63MPa，最大压应力为3.07MPa，最大径向位移为6.70mm；工况3上游面最大拉应力为0.64MPa，最大压应力为3.87 MPa，下游面最大拉应力为0.75MPa，最大压应力为3.05MPa，最大径向位移为9.94mm；工况4上游面最大拉应力为0.33MPa，最大压应力为2.09 MPa，下游面最大拉应力为0.65MPa，最大压应力为2.94MPa，最大径向位移为1.96mm；工况5上游面最大拉应力为0.67MPa，最大压应力为4.04 MPa，下游面最大拉应力为0.80MPa，最大压应力为3.12MPa，最大径向位移为11.32mm。 通过拱梁分载法计算分析表明，当1026m 高程以上封拱温度为14℃，1026m 高程以下封拱温度为17℃时，各工况坝体最大主拉应力和最大主压应力均满足设计应力控制标准。根据拱梁分载法计算得到的拱端反力和梁基反力，采用平面分层稳定分析法计算表明，当陡倾角滑裂面与拱端径向的夹角α大于等于拱圈半中心角时，坝肩岩体的抗滑稳定安全系数均满足规范要求。当α小于拱圈半中心角时，左岸绝大部分高程的坝肩抗滑稳定安全系数能满足规范要求，右岸在高程990m~1017m 处随着α角度的减小，坝肩抗滑稳定安全系数不满足规范要求。 4?有限元等效应力法 作者简介：马强（1988-），男，助教，陕西绥德人，主要从事结构仿真分析及建筑施工技术教学研究工作。
应力分析基础理论讲义
管道应力分析基础理论 管道应力分析主要包括三方面内容：正确建立模型、真实地描述边界条件、正确地分析计算结果。所谓建立模型就是将所分析管系的力学模型按一定形式离散化，简化为程序所要求的数学模型，模型的真实与否是做好应力分析的前提条件。应力分析的根本问题就是边界条件问题，而体现在工程问题上就是约束（支架）、管口等具体问题的模拟，真实地描述这些边界条件，才能得到正确的计算结果。要想能够熟练而正确地分析结果，首先会正确设计支吊架，有一定的相关理论知识如工程力学，流体力学，化工设备及机械等，另外需在一定时间内不断摸索，总结出规律性的问题。 第一章管道应力分析有关内容 1.1 管道应力分析的目的 进行管道应力分析的问题很多CAESARII解决的问题主要有： 1、使管道各处的应力水平在规范允许的范围内。 2、使与设备相连的管口载荷符合制造商或公认的标准（如 NEMASM23，API610 API617等标准）规定的受力条件。 3、使与管道相连的容器处局部应力保持在ASME第八部分许用应力范围内。 4、计算出各约束处所受的载荷。 5、确定各种工况下管道的位移。 6、解决管道动力学问题，如机械振动、水锤、地震、减压阀泄放等。
7、帮助配管设计人员对管系进行优化设计。 1.2 管道所受应力分类 1.2.1 基本应力定义 轴向应力（Axial stress）： 轴向应力是由作用于管道轴向力引起的平行管子轴线的正应力，：S L＝F AX/A m 其中 S L＝轴向应力MPa F AX＝横截面上的内力N A m＝管壁横截面积mm2=π（do2-di2)/4 管道设计压力引起的轴向应力为S L＝Pdo/4t 轴向力和设计压力在截面引起的应力是均布的，故此应力限制在许用应力[σ]t范围内。 弯曲应力（bending stress）： 由法向量垂直于管道轴线的力矩产生的轴向正应力。 S L=M b c/I 其中： M b=作用在管道截面上的弯矩N.m C－从管道截面中性轴到所在点的距离mm I－管道横截面的惯性矩mm4=π(d o4－d l4）/64 当C达到最大值时，弯曲应力最大 S max=M b R0/I= M b/Z