彭水水电站船闸高边坡开挖过程的有限元仿真分析

刘先行;廖柏华;张小妹;杜丽惠;刘宁

【期刊名称】《水力发电》

【年(卷),期】2005(031)007

【摘要】彭水水电站船闸开挖段地形地质条件较复杂,断层分布较多,为此应用弹塑性有限元分析方法,采用接触力学的直接约束法模拟断层的滑移和脱开等不连续行为,对高边坡开挖过程进行了数值仿真.通过研究对比开挖过程中岩体的变形、应力以及塑性区的大小和分布,来评价开挖过程中边坡的稳定性和支护措施的有效性,为高边坡开挖方案的优化和选定提供指导.

【总页数】3页(P39-41)

【作者】刘先行;廖柏华;张小妹;杜丽惠;刘宁

【作者单位】清华大学,北京,100084;清华大学,北京,100084;清华大学,北

京,100084;清华大学,北京,100084;水利部,北京,100053

【正文语种】中文

【中图分类】O241.82;TV223.31(2719)

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重力坝深层抗滑稳定计算分析

重力坝深层抗滑稳定计算分析建设工程学部水1101班金建新 201151073

【摘要】重力坝依靠自身重量来维持稳定,所以,安全就是重力坝设计的最基本最重要的要求。一般情况下,坝体基岩很少是完整的岩体,常常存在复杂的节理、裂隙或断层等地质结构,并形成不可预知的滑动通道。由于坝基的地质缺陷很难被发现,或者被清楚的了解,所以往往导致严重的工程事故。因此,重力坝深层抗滑稳定性的研究在工程上具有普遍性和紧迫性。对坝基岩体存在断层、节理、裂隙、软弱夹层等地质缺陷的重力坝工程进行稳定性分析与评价并提出合理的处埋措施对大坝工程实践具有十分重要的技术经济意义。目前,重力坝稳定分析的方法很多,而在实际工程中,通常采用的方法是有限元法与刚体极限平衡法的结合,这样的优点在于：既可以避免难引入刚体极限平衡法的影响因素的缺陷,又可以规范安全系数的定义,方便设计人员进行使用。本文作者通过理论分析和算例计算的比较,认为邵龙潭教授创立并发展的有限元极限平衡方法是优胜于刚体极限平衡法和有限元强度折减法的优秀方法。有限元极限平衡方法理论严密,计算验证充分可靠,集合了刚体极限平衡法和有限元强度折减法各自的优点,又有效克服了两种方法的不可回避的缺点。本文将有限元极限平衡法应用到重力坝深层抗滑稳定分析的问题中,显示出了与传统刚体极限平衡方法及有限元强度折减法计算分析结果一致的适用性,同时能够搜索出与实际情况相符的最危险滑裂面,并减少了稳定计算的工作量。通过分析和讨论重力坝在分层施工、运行期蓄水及渗流等工况下的稳定性,得到了与实际工程中相一致的结果和结论,进一步验证了有限

元极限平衡法在重力坝稳定性分析问题中的实用性。所以,有限元极限平衡是有很大发展前景的稳定分析的理论和方法。前言随着水利资源的不断开发, 地质良好的坝址越来越少, 当坝基岩体内存在缓倾角的软弱夹层时, 坝体便有可能带动部分基岩沿软弱夹层滑动, 对大坝的抗滑稳定十分不利, 因此必须核算坝体带动基岩沿软弱面失稳的可能性, 研究坝体的深层抗滑问题[ 1] 。目前, 国内重力坝抗滑稳定分析多采用有限元法模拟坝体和坝基材料的非线性本构关系, 计算坝体及坝基各部位的应力、位移和破坏形态[ 2] 。对于大多数滑动面未知的深层抗滑问题, 可采用有限元强度折减法, 按照比例降低基岩及地基中软弱结构面的抗剪强度指标直至达到临界失稳状态。笔者依据有限元强度折减法探讨了在地震作用下重力坝的深层抗滑稳定问题。一计算方法 1. 1 计算思路选取典型坝段的剖面进行适当简化, 建立三维有限元模型; 基于反应谱法计算单独地震荷载作用下坝体通过建基面作用在基岩上的水平地震剪力[ 3] ; 对计算模型进行渗流场分析, 得到各节点的水头, 由此计算渗透荷载[ 2] ; 将计算渗流场得到的渗透压力作为节点荷载施加到坝体, 选取不同材料的强度折减系数进行静力深层抗滑稳定计算分析; 将水平地震剪力作为节点荷载施到坝基上, 选取不同

货运码头下河引道滑坡治理施工方案

乌江彭水电站酉阳库区龚滩货运码头滑坡治理施工方案编制单位：长江重庆航道工程局乌江彭水电站酉阳库区龚滩码头复建工程项目经理部编制日期：二00七年七月

龚滩货运码头复建工程滑坡治理施工方案 1.工程概况 1.1 前言建设中的重庆市酉阳县龚滩货运码头复建工程,位于龚滩镇北石油公司油库院内，地处乌江右岸。正在施工中的货运码头的下河引道k0+20至k0+140段将穿越滑坡体下边缘。按照重庆市地方标准《地质灾害防治工程勘察规范》，（DB50/143-2003）的划分标准以及港池和挡土墙基槽开挖后的地质情况分析，该滑坡将直接影响到该段码头工程的施工安全，并且对将来的货运码头下河引道构筑物部分构成极大威胁，成灾后可能造成中等损失，危害对象较严重。根据目前情况和下雨后滑坡体上局部可见裂缝，一旦滑坡失稳必将严重地威胁到滑坡区及正在施工的码头工程的人员生命和财产安全，产生不可估量的损失。因此滑坡治理的必要性和紧迫性已十分突出。 1.2 治理的依据（1）《地质灾害防治条例》（国务院第394号令）（2）《地质灾害防治工程勘察规范》（DB50/143-2003）（3）《地质灾害危险性评估规程》（DB50/139-2003） 1.3 工程基本情况: 1.3.1 气象水文条件滑坡体所在地属亚热带季风湿润气候，具有四季分明而季差大，气候温和而冷暖不均；云雾多而霜雪少，日照少无霜期长，垂直气候明显，灾害天气频繁的特点。年平均气温17.1?；常年降雨量

1150mm～1550mm，季节上分配极不均匀，春夏季占全年降雨量的71％,秋季占23％，冬季则降雨量较少；一次最大降雨量可达100mm以上。属长江流域乌江水系，乌江位于场地西侧，枯水位235m，相应水面宽60m～100m，洪枯水位变幅大，具陡涨陡落，消涨快的特点，在建的乌江彭水水电站建成后，正常蓄水位293m,20年一遇洪水位295.50m，50年一遇洪水位296.70m。滑坡区范围少量地表水沿孔隙、裂隙下渗，向地势低洼处运移，在冲沟或临空处排泄于地表。地下水对砼无腐蚀性。 1.3.2 地层岩性与岩土工程地质特性场地内覆土层为第四系全新统残坡积层及滑坡堆积层，下伏基岩为二叠系上统长兴组地层。滑坡堆积层（Q4del）:粘土夹碎块石块石土及散裂岩体，块碎石主要由灰岩、泥灰岩块、少量为页岩，块、碎石粒径一般2mm～1128mm,最大孤石1700mm，块、碎石及含量约占50％～70％,块碎石之间为泥质充填，局部地段大块石之间有架空现象，空隙5cm～68cm。稍湿，稍密～中密。砂土：灰色，矿物成分为方解石，颗粒级配良好，粒径0.25mm～1.80mm,呈磨圆状或次棱角状，粘粒含量约占20％,稍湿，松散。主要分布于滑坡中后为山洪发生时冲积层逐渐堆积而成。粘土：黄褐色，呈可塑状，局部夹灰岩碎石颗粒，碎石呈棱角状，含量10％～20％。稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，近地表部分富含植物根系。滑坡区地质构造简单，为龚滩向斜构造。 1.3.3 主要地质问题正在建设中的龚滩码头下河引道，地处乌江东岸，地理坐标：东经108°20′9″，北纬28°54′36″。地形为侵蚀斜坡，总体为东

有限元仿真分析学习入门教程

有限元仿真分析学习初步教程一、软件安装主要软件是hyperworks14.0，nastran2014，abaqus。安装包均放在工作站的D盘内，建议每年下载新版软件。 1.hyperworks主要使用hypermesh，hyperview，hypergraph以及优化软件Optistruct。hyperworks14.0可通过百度搜索“hyperworks14.0安装教程”，按照步骤安装即可。 2.nastran2014可通过百度搜索“nastran2014安装教程”，按照步骤安装即可。 3.abaqus安装包中含有安装视频，按照安装视频进行安装即可。需注意的是，安装license时输入的变量值不能与nastran安装时输入的变量值一样，否则无法正常安装。二、导入 1.hypermesh是个多格式导入和导出的软件，为了方便使用，建议STP格式的导入，可用于不同版本的hypermesh之间的文件导入，尤其是高版本向低版本的导入。平时在一个电脑上使用时可用hm格式。注1：hyperworks导入文件仅可以带有英文和数字，不可带有中文字符。 2.nastran是后续计算器，仅有一个输入BDF文件的窗口。三、几何清理几何清理的目的是便于往后的网格划分，去掉倒角和清理一些错误的线条有利于后期的网格划分。几何清理这个步骤的操作学习需要一段时间的积累，但均为简单，可通过《hypermesh&hyperview高级实例》中第三章和视频进行学习。该处的视频在龙艳梨电脑D盘>伍玉靖>hypermesh视频中的2000及往后的视频中。例1. 2D模型几何清理： 1）2D网格划分：打开模型>切换到model页面>关外表面>只显示中面>选2D >automesh>surfs>displayed>element size=选择尺寸>mesh>出现网格； 2）删除网格：X（快捷键F2）>elems>displayed>delete entity>reture； 3）删除小特征：Geom>defeature>pinholes>选孔所在的曲面>diameter=输入尺寸>find>delete 4）去除曲面间的圆角：defeature>surf fillets>surfs>displayed或者鼠标点取去除的圆角>min radius=输入尺寸>find>remove 例2.一些小操作： 1）去定点：Geom>quick edit（快捷键F11）>add/remove point 左为增加硬点，右为去除硬点 2）合并点：Geom>quick edit（快捷键F11）>replace point 先选移动的点，再选固定的点 3）去除线：toggle edge 选取去除的线，可多选 4）测量：F4>two points>测两点距离 5）延长面：surfaces edit>extend>选需延长的面>设置参数，选延伸到的面 6）创建垂直面：surfaces>drag along vector>选一条线>选方向>distance>drag+ 注2：经常使用盘是：Geom中的quick edit/line/surf/surf edit/defecture/solid/solid edit/midsurface等；1D中的rigids和rbe3等；2D中的ruled/automesh （2D网格划分）/qualityindex（用于检查网格）；3D中的solid map/tetramesh；Tool中的translate/reflect/project/count/numbers。四、网格划分心得：网格划分是有限元仿真的第一步，所有的计算均与网格上的节点有关，相关资料可参考《有限元仿真实践原理学生参考书》，网格主要分成两种：2D网格和3D实体网格，以及1D网格（1D网格一般是connector网格）。 1）2D网格：主要参考《hypermesh&hyperview高级实例》中第四章，平时普遍使用于相同尺寸厚度的钣金件，抽完中面后用2D 网格划分，切记一定是相同厚度。 2）3D网格：主要参考《hypermesh&hyperview高级实例》中第五章和《hypermesh&hyperview高级实例》光盘中的视频讲解里的3150后的3D网格视频教程。其中，视频教程需认真看完，中间有许多细节处理方法，有利于往后的3D网格处理。 3）1D网格：该部分主要参考《hypermesh&hyperview高级实例》中第六章的connector和彩印版本《车身装配连接有限元模拟

模态分析有限元仿真分析学习心得

模态分析有限元仿真分析学习心得模态分析是有限元仿真分析的一个重要分支，主要用于研究结构的固有频率、振型和模态质量等相关问题。在进行模态分析时，可以通过有限元方法模拟结构在不同频率下的振动特性，从而提供结构设计和优化的相关信息。通过学习模态分析，我深刻体会到其在工程领域中的重要性和实用性。在进行模态分析之前，首先需要构建结构的有限元模型。对于复杂的结构，例如大型建筑、航空航天器或汽车等，通常需要将其简化为一组等效的有限元模型，以便进行数值计算。在进行模型简化时，需要合理地选择节点和单元的个数和布置，以尽量减小误差并保持计算的合理性。通过建立这一有限元模型，可以以较小的计算开销来预测结构的振动特性。在进行模态分析时，一般会采用求解结构固有频率和振型的特征值问题的方法。在求解特征值问题时，可以利用传统的迭代方法或者直接求解特征值和特征向量的算法来获得结构的固有频率和振型。求解特征值问题是模态分析的核心内容，也是整个有限元仿真分析的关键步骤之一获得结构的固有频率和振型后，可以进一步分析结构的模态质量。模态质量是指结构在各个模态下的能量分布情况，通常用于分析结构的动力响应和优化设计。在进行模态质量分析时，需要计算结构各个节点和单元的质量或弹性能量，并将其与结构的总质量或总弹性能量进行比较。通过分析模态质量，可以了解结构在不同频率下的振动特性，并为结构的动态响应和设计提供指导。在学习模态分析的过程中，我发现其实际应用非常广泛。无论是在机械工程、土木工程还是航空航天等领域，模态分析都有着重要的应用价值。

例如，在机械设计中，可以通过模态分析预测机械结构在运行过程中可能存在的共振问题，并通过优化设计来避免或减小运行过程中的振动和噪音。在土木工程中，可以通过模态分析探测建筑物的可能敏感频率和振型，从而避免共振破坏等问题。在航空航天领域，模态分析可以用于预测飞机或航天器在飞行中的动力响应，以及引起结构或设备失效的振动源。总之，通过学习模态分析，我深刻认识到其在工程实践中的重要性和应用价值。模态分析能够预测结构的振动特性，提供结构设计和优化的指导，并帮助解决共振、振动和噪音等相关问题。在今后的工作中，我将积累更多的经验和技巧，不断完善自己的模态分析能力，为解决实际工程中的振动问题做出更多贡献。

有限元仿真技术简介

有限元仿真技术简介（文章标题）有限元仿真技术简介 1. 引言有限元仿真技术是一种广泛应用于工程和科学领域的数值计算方法，它可以在计算机上对复杂的物理系统进行建模和分析。本文将简要介绍有限元仿真技术的原理、应用领域以及其优点和局限性。 2. 有限元分析的原理有限元分析的核心思想是将复杂的连续体划分为有限数量的小元素，然后根据元素的性质和相互之间的连接关系，利用数学方法近似解决变分原理。通过在每个元素上选择合适的数学模型和适当的边界条件，可以得到物理系统的数值解。 3. 有限元仿真的应用领域有限元仿真技术在各个领域都有广泛的应用。以下是几个常见的应用领域： 3.1 机械工程在机械工程领域，有限元仿真可以用于材料力学、刚体力学和流体力

学问题的分析。在设计汽车零件时，可以使用有限元分析来预测材料的应力分布和变形情况，以确保设计的可靠性和安全性。 3.2 建筑工程在建筑工程领域，有限元仿真可以应用于结构分析、热传导和空气流动等问题。通过对建筑结构进行有限元分析，可以评估结构的稳定性和强度，优化设计并提高建筑的效能和安全性。 3.3 航空航天工程在航空航天工程领域，有限元仿真可以用于飞机、火箭和卫星等复杂系统的设计和分析。通过模拟力学和热力学行为，可以评估结构的性能和可靠性，并优化设计以提升工程效率。 4. 有限元仿真的优点有限元仿真技术具有许多优点，使其成为工程和科学领域中不可或缺的工具。 4.1 准确性有限元仿真可以提供高度准确的结果。通过使用复杂的数学模型和离散化技术，可以更好地近似真实物理系统的行为，并生成准确的数值解。 4.2 灵活性

机械工程中的有限元分析与仿真技术研究

机械工程中的有限元分析与仿真技术研究引言：机械工程是一门涉及机械设计、制造和运用的学科，其发展离不开结构分析技术。有限元分析与仿真技术作为一种重要的计算方法，在机械工程中得到了广泛的应用和研究。本文将从有限元分析的原理、应用领域、优缺点以及未来发展等方面进行探讨。一、有限元分析的原理有限元分析是一种数值计算方法，通过将连续的结构或材料分割成有限数量的单元，然后利用计算机进行求解，以得到结构的力学响应和变形情况。其原理基于力学运动方程和边界条件，可以有效地描述复杂结构在外界荷载作用下的行为。二、有限元分析的应用领域有限元分析在机械工程中有着广泛的应用。首先，它可以用于结构的强度分析和优化设计。通过有限元分析，工程师可以评估结构在不同载荷条件下的受力情况，找出局部应力集中的位置，并提出合理的改进措施。其次，有限元分析也可以用于热传导和热应力分析。例如，在汽车发动机的设计中，工程师可以通过有限元分析来预测引擎零部件在高温环境下的热应力情况，以确保引擎的可靠运行。此外，有限元分析还可应用于流体力学、振动与动力学分析等领域。三、有限元分析的优缺点在应用中，有限元分析具有一些优点。首先，它可以模拟复杂结构和材料的行为，对不规则形状和非均匀材料的分析具有较好的适应性。其次，有限元分析能够提供详细的应力和变形分布，帮助工程师进行结构优化。此外，有限元分析还可以减少实验测试的工作量和成本，节约时间。然而，有限元分析也存在一些缺点。例

如，它基于一系列假设和简化，可能引入一定的误差。此外，对于某些特殊问题，如非线性、动态分析等，有限元分析的计算复杂性较高。四、有限元分析的未来发展随着计算机技术的飞速发展，有限元分析在机械工程中的应用将会更加广泛深入。首先，随着计算机硬件性能的提升，有限元分析的计算速度将大大加快，使得更复杂的问题可以得到快速准确的解决。其次，有限元分析将会更加智能化，能够自动化地进行模型的网格划分和参数优化，提高工程师的工作效率。此外，有限元分析还可以与人工智能等新技术相结合，实现更精确、全面的结构分析。结论：有限元分析与仿真技术在机械工程中具有重要的地位和广泛的应用。其原理基于力学运动方程和边界条件，可以模拟复杂结构和材料的行为，并提供详细的应力和变形分布。尽管有限元分析存在一些缺点，但随着计算机技术的发展，其应用前景仍然非常广阔。未来，有限元分析将更加智能化，并与人工智能等新技术相结合，为机械工程提供更精确、全面的结构分析。

有限元仿真分析

有限元仿真分析有限元仿真分析是一项利用有限元理论分析实物问题的方法。有限元理论源于二十世纪六十年代末发展起来的结构抗力理论，是一种利用有限元法求解实物问题的复杂理论和方法，把复杂的物体分为若干有限形状的“元”，元件中细分了空间和时间，并对其施加一系列已知条件，以便在微观上进行准确分析。有限元仿真分析是一种复杂的结构抗力理论，它是一种数值计算的应用，可以用来解决复杂的物理材料的力学和热力学性能。这项技术的目的是在计算机上模拟复杂物体的动态行为，通过计算自然现象的力学、热力学等的响应，对工程结构的安全性、稳定性和耗散性能等进行预测，以实现安全、高效、节能减排的设计目标。有限元仿真分析可以模拟实物结构、材料特性及其各种状态下发生的情况，模拟出物体不同性质的变化，获取物体在不断改变状态时与环境相互作用的反馈变化。例如，可以模拟出物体受力时的变形、应变，以及在静载荷和动载荷下的变化等。另外，有限元仿真也可以模拟物体的温度场变化特性，从而认识到物体在不同温度下的力学性能变化情况，从而获得物体在不同温度下的力学特性。有限元仿真分析法在工程应用方面的重要性已经日益凸显。如在航空航天、汽车、核动力、船舶、新能源及工程制造等领域，有限元仿真仿真分析法被广泛用于结构分析、设计进程控制、性能验证和风险评估等，以确保结构物理特性的可靠性和高效性。有限元仿真分析法不仅可以减少结构的实验分析，而且可模拟出实物结构的真实反应，

并有效地控制设计工艺，从而提高了结构仿真能力，有效控制了工程投入风险，从而可以有效地实现安全、高效、节能减排的设计目标。有限元仿真分析技术的发展，使有限元仿真仿真分析法成为一种既可靠又有效的分析技术，因此在工程建设、结构设计、技术开发等方面得到广泛应用。有限元仿真分析法能够准确测量物体的性能和特性，可以帮助解决结构的复杂性，从而改善结构的可靠性，减少结构的错误，提高工程的高效性和抗冲击性，缩短工程的时间，减少结构的投资成本，从而可以提高工程的品质。有限元仿真分析法在工程领域中得到了越来越多的应用，但它也存在一些不足。比如由于有限元本身仍处于发展阶段，在模拟实物结构的微观行为时会出现一些偏差，因此有必要对仿真结果进行更精确的验证。另外，有限元仿真中仍然存在许多非线性问题，如何正确处理非线性问题仍是一个挑战。总之，有限元仿真分析法是一种有效的技术手段，它可以准确预测物体的性能和特性，帮助改善工程结构的可靠性和高效性。但是，仿真领域也面临着挑战，需要更加全面准确地进行仿真分析，才能更好地应用有限元仿真分析法。

模拟仿真：有限元分析和计算流体力学的比较

模拟仿真：有限元分析和计算流体力学的比较随着计算机技术的发展，越来越多的工程问题可以通过数值模拟进行分析和解决。有限元分析和计算流体力学是两种广泛使用的数值模拟方法，它们分别适用于不同的工程问题。本文将对这两种方法进行比较，以期掌握它们的优缺点和适用范围，为工程应用提供指导。一、有限元分析有限元分析是一种基于数学模型的工程分析方法，它模拟物体的结构和力学行为，并对其进行计算、预测和优化。该方法在工程设计、机械制造、土木工程、航空航天、汽车工业等领域得到了广泛应用。有限元方法的基本原理是将复杂物体划分为若干个离散的有限元，在每个元内建立数学模型，并将其组合成整个物体的数学模型。有限元法的主要步骤包括建立有限元模型、选择计算参数、进行分析计算和结果评估等。随着计算机技术的发展，有限元分析已经成为现代工程设计不可或缺的一部分。

有限元分析的优点： 1.易于表达复杂结构和力学行为有限元分析可以将复杂而且多变的结构和力学行为进行分解和分析，这让我们避免了对复杂结构进行模拟试验的复杂、昂贵和不可靠。将真实的物理结构离散成为若干小的有限元，则会简化问题和计算量，集中精力于具体细节的分析。 2.提高了工程设计的效率和准确性有限元分析可以通过改变模型中的材料和几何参数来进行分析和优化，这提高了工程设计的效率和准确性。因为在物理试验中可能需要改变材料和几何参数，但在有限元分析中不需要。 3.能够分析复杂的非线性材料有限元分析能够分析复杂的非线性材料，如金属、塑料、土壤等。而其他传统方法可能不适用于这些材料。有限元分析的缺点： 1.计算时间可能较长

有限元仿真分析参数四面体模型

有限元仿真分析参数四面体模型有限元仿真分析是一种通过数值方法来模拟物体的行为和性能的工程方法。参数四面体模型是一种常用的有限元模型，它将物体分解为由四个顶点和一个重心组成的四面体单元。以下是对参数四面体模型有限元仿真分析的详细介绍，包括模型构建、网格划分、材料属性、加载条件和仿真结果的评估等。首先，进行有限元仿真分析的第一步是构建参数四面体模型。参数四面体模型可以通过基于物体的几何形状自动生成，也可以通过手动定义四面体单元的位置来构建。在构建过程中，需要确保四面体单元的连接方式正确，以保证模型的准确性。接下来，进行网格划分，将参数四面体模型划分为一系列小的四面体单元。网格划分的密度可以根据具体需求进行调整，较高的密度可以提高仿真的准确性，但也会增加计算量。在网格划分时，需要注意四面体单元的形状是否合理，例如是否出现扭曲或畸形的单元。在模型构建和网格划分完成后，需要定义材料属性。材料属性包括材料的弹性模量、泊松比、密度等，并且可以根据具体需求进行调整。选择合适的材料属性对于正确预测物体的行为和性能至关重要。接下来是定义加载条件。加载条件包括施加在模型上的外力和边界条件。外力可以是静态加载或动态加载，可以是均匀分布的载荷或集中载荷。边界条件定义了模型的自由度，例如固定边界条件可以模拟物体的支撑或固定部分，而位移边界条件可以模拟物体的运动或变形。完成参数四面体模型的构建、网格划分、材料属性和加载条件后，可以进行有限元仿真分析。仿真分析可以使用各种有限元软件进行，例如

ANSYS、ABAQUS和COMSOL等。在仿真分析过程中，软件会对模型进行刚度矩阵计算、位移求解和应力分析等，得到模型的各种力学行为参数。最后，仿真结果需要进行评估和分析。评估可以通过与真实实验结果的比较来进行，以确定仿真分析的准确性和可信度。仿真结果还可以用来优化设计，例如根据应力分布进行结构改进或优化材料选择。总结起来，参数四面体模型的有限元仿真分析是一种重要的工程方法，可以用于预测物体的力学行为和性能。在进行仿真分析时，需要进行模型构建、网格划分、材料属性定义、加载条件制定和仿真结果评估等一系列步骤。通过有效的有限元仿真分析，可以为工程设计提供重要的参考和指导。

python 有限元仿真程序

python 有限元仿真程序以Python有限元仿真程序为标题的文章在工程领域中，有限元分析是一种常用的数值计算方法，它可以用来解决各种结构和材料的力学问题。而Python作为一种强大的编程语言，提供了丰富的工具和库，可以用来开发有限元仿真程序。本文将介绍如何使用Python编写有限元仿真程序，并探讨其应用。有限元分析的基本原理是将连续的物体离散化成有限数量的单元，然后对每个单元进行力学计算，最终得到整个物体的力学行为。而Python作为一种简洁灵活的编程语言，非常适合用于实现有限元分析的算法。我们需要导入一些常用的Python库，如NumPy、SciPy和Matplotlib。NumPy提供了高性能的数值计算功能，SciPy提供了一些数学工具和优化算法，而Matplotlib则用于绘制结果图形。接下来，我们需要定义网格和单元。网格是将物体离散化为有限数量的单元的过程，而单元是网格中的一个小区域。在有限元分析中，常用的单元包括三角形单元和四边形单元。我们可以通过定义节点坐标和单元连接关系来创建网格和单元。然后，我们需要定义材料和边界条件。材料的定义包括弹性模量和泊松比等参数，而边界条件则包括约束和加载条件。在有限元分析

中，常用的约束有固支和自由度约束，常用的加载条件有力和位移。接下来，我们需要定义有限元的形函数和单元刚度矩阵。形函数是描述单元内部位移分布的函数，而单元刚度矩阵是描述单元内部力学行为的矩阵。通过将形函数和单元刚度矩阵组装起来，我们可以得到整个物体的刚度矩阵。然后，我们可以通过求解线性方程组来计算物体的位移。在有限元分析中，位移是求解的主要结果之一，它可以用来计算应力和应变等力学量。通过使用Python中的线性方程组求解器，如NumPy 中的linalg.solve函数，我们可以轻松地求解位移。我们可以通过计算应力和应变来分析物体的力学行为。应力和应变是描述物体力学特性的重要参数，它们可以用来评估物体的强度和刚度。通过使用Python中的数学函数和矩阵运算，我们可以计算出物体的应力和应变。 Python有限元仿真程序是一种强大的工具，可以用来解决各种结构和材料的力学问题。通过使用Python中的数值计算库和优化算法，我们可以方便地实现有限元分析的算法，并得到准确的结果。因此，掌握Python有限元仿真程序的开发技巧对于工程师和科研人员来说是非常有益的。希望本文能够对读者理解和应用Python有限元仿真程序有所帮助。

有限元软件仿真设计分析报告

有限元软件仿真设计分析报告一、引言近年来，有限元软件在工程设计领域的应用越来越广泛。本报告基于有限元软件进行了仿真设计分析，旨在评估设计参数的可行性，提供指导意见，并为实际工程设计提供参考。二、仿真模型建立本次仿真设计分析以机械结构为例，利用CAD软件绘制出三维模型，并通过有限元软件进行网格划分。模型中包含了各部件的几何形状和材料属性，并在所需仿真范围内设定了边界条件和加载条件。三、仿真计算结果分析在有限元软件中进行仿真计算后，得到了该机械结构在加载条件下的应力分布、变形情况等计算结果。通过对计算结果的分析，得出以下几点结论： 1.应力分布：在加载条件下，各部件的应力分布情况符合设计要求，未出现应力集中现象。 2.变形情况：该机械结构在加载条件下发生了一定程度的变形，但变形量仍在可接受范围内，不会对整体结构的稳定性产生影响。 3.强度评估：结合材料的强度参数，通过分析应力分布情况，可以评估出机械结构在加载条件下的强度是否满足设计要求。四、参数优化设计

基于仿真计算结果的分析，可以对设计参数进行优化。例如，可以针对一些部件的应力集中区域进行增加材料厚度或加强支撑结构，以提高其强度和稳定性；或者通过改变加载条件，以减小整体结构的变形量。五、总结与建议通过对有限元软件仿真设计分析的结果分析，我们得出以下总结和建议： 1.该机械结构在加载条件下的强度和稳定性满足设计要求，各部件的应力分布均较为均匀，未出现应力集中现象。 2.该结构在加载条件下发生了一定程度的变形，但变形量仍在可接受范围内，不会对整体结构的稳定性产生影响。 3.根据仿真计算结果，可以对设计参数进行优化，增加部件的强度和稳定性。综上所述，有限元软件仿真设计分析对工程设计的可行性评估和优化设计提供了有效的工具和指导意见，能够有效地提高工程设计的质量和效率。 1.XXX.XX有限元软件使用手册.XXX出版社,20XX. 2.XXX.XX有限元分析与实践.XXX出版社,20XX.

岩体构造控制论的分析和应用

岩体构造控制论的分析和应用一、岩体构造的工程地质模型岩体形成和发展过程伴随着各种内、外地质营力的作用，从成岩的类型分为沉积岩、岩浆岩和变质岩三大类，由于构造面的存在使岩体具有一定的构造，其构造特性控制着岩体的性质和变形破坏，因此，我们在解决岩体工程问题时，应该从岩体的地质模型出发。孙广忠教授建立了8个基本的地质模型：水平层状岩体、缓倾层状岩体、陡倾层状岩体、陡立层状岩体、弯曲层状岩体、完整块状岩体、碎裂块状岩体和岩溶化块状岩体。孙玉科在研究了大量露天矿和水电工程的边坡滑坡资料后，归纳出5种具典型意义的工程地质模型，即：金川模型、葛洲坝模型、盐池河模型、白灰厂模型和塘岩光模型。目前，这些模型广泛的应用在岩体工程中，从地质模型建立的角度考虑，首先应该调查岩体中构造面的发育特征以及与构造体的组合特征，查明岩体的赋存地质条件，如地下水、地应力条件等，再与上述的基本类型开展比照，选择适合岩体工程的模型。为了便于后面的力学分析，在建立地质模型时从各基本模型的共性特征入手，并根据工程自身的特点充分表达其个性的一面。因此，建立岩体的工程地质模型是一项系统的工作。二、岩体构造力学模型孙广忠提出了四种岩体介质，并根据介质的特性提出了四种岩体力学的分析方法，表1中是四种力学介质岩体特性。对于基岩斜坡失稳破坏主要表现为软弱岩体的蠕滑变形、岩

体沿着已存在的地质构造面发生剪切破坏、岩石块体的塌落和板状构造岩体的倾倒、上部岩体沿岩层层面或较软弱夹层发生剪切滑动等。李铁峰将基岩斜坡的变形模式开展了总结，根据构造面倾向、倾角与斜坡产状之间的关系，以及软弱夹层的发育情况，将斜坡的变形模式分为倾倒变形、溃屈型破坏、顺层滑动破坏、裂隙滑动、侵入接触滑动、拉裂-脱离母岩-崩塌、压缩流变。三、岩体构造力学的分析方法早期多数把岩体看成连续的介质，用一些连续的线性分析方法来解决岩体力学问题。根据岩体不连续、方向异性等特点，目前出现了许多的不连续分析方法，如：离散元算法、块体理论、DDA方法等，其理论根底更符合岩体的性状。离散元法（Discrete Element Method）考虑构造体受力后的运动状态，以及由此导致受力状态及系统的变形（块体运动）随时间的变化，该法由Cundll于1971年首次提出，用来计算构造面和构造体组成岩体的非连续变形，以后又进一步发展了考虑块体本身的弹性变形，并推广至三维和动力问题。目前，离散元应用的文章较多，而研究根底计算方法的文章很少，因此，加强离散元法根底理论、根底算法及误差分析方面的研究，汲取有限元法等数值方法的优点，使之既能保持在描述散体的整体力学行为和力学演化全过程方面的优势，又能有效描述介质局部连续处应力状态和变形状态，使离散元法的模型建立真正满足几何仿真，物理（本构）仿真，受力仿真和过程仿真的原则，是离散元法研究领域的首要工作。

船舶高压水射流除锈过程有限元仿真分析

船舶高压水射流除锈过程有限元仿真分析船舶的外表面常常因为长期在海水中航行的原因而受到锈蚀和污染，这不仅会影响船舶的外观，更严重的是可能会影响到船舶的使用寿命和安全。对船舶进行定期的除锈工作显得十分必要。而近年来，船舶高压水射流除锈技术得到了广泛的应用，其具有高效、环保、无损伤等优点，受到了船舶维修行业的青睐。本文将利用有限元仿真技术对船舶高压水射流除锈过程进行分析与研究，以期为船舶除锈工作提供理论指导和技术支持。 1. 研究背景船舶高压水射流除锈技术是一种利用高压水射流冲击和冲刷作用去除船舶表面铁锈和脏物的技术。相比传统的机械除锈方法，高压水射流除锈具有除锈速度快、除锈效果好、工作环境整洁等优点。而有限元仿真技术是一种通过计算机模拟和分析结构应力、变形等行为的数值计算方法，可以通过分析模拟结果来指导工程实践。本文将以有限元仿真技术为手段，以船舶高压水射流除锈过程为对象进行研究，旨在探究该技术的有效性和可行性。 2. 研究内容本文将以船舶钢板表面为仿真对象，利用有限元仿真软件建立船舶高压水射流除锈的数值模型，研究高压水射流在船舶钢板表面的冲刷作用和除锈效果。具体包括以下几个方面的研究内容： 2.1 材料属性分析需要对船舶钢板的材料属性进行分析，包括材料的强度、硬度、塑性等力学性能参数，以及材料表面的粗糙度等参数。这些参数将作为仿真模型的输入条件。 2.2 高压水射流参数设定需要对高压水射流的参数进行设定，包括水射流的流速、压力、喷嘴形状和喷射角度等参数。这些参数将决定水射流的冲击力和冲刷效果。 2.3 数值模型建立然后，将利用有限元仿真软件建立船舶钢板表面的数值模型，将船舶钢板表面划分成小块单元，分析水射流在不同位置和不同角度下的冲刷效果。 2.4 结果分析与讨论将对仿真结果进行分析与讨论，包括钢板表面的变形情况、锈层的去除情况、冲刷效果的均匀性等方面，分析高压水射流除锈的可行性和优化方向。

岩质高边坡开挖与支护过程分析

岩质高边坡开挖与支护过程分析随着工程建设领域的不断发展，岩质高边坡开挖与支护技术越来越受到。本文将详细分析岩质高边坡的开挖与支护过程，旨在为相关工程提供理论支持与实践指导。岩质高边坡开挖是一项复杂的工程，其技术方法的选择应根据边坡的工程地质条件、水文地质条件、施工环境等因素进行综合考虑。常用的开挖方法包括爆破开挖法和机械开挖法。在开挖过程中，应注意以下几点：确定开挖顺序和台阶高度：根据边坡的实际情况，制定合理的开挖顺序和台阶高度，以确保施工安全和边坡稳定。控制爆破参数：对于爆破开挖法，应合理选择爆破参数，如炸药类型、装药结构、爆破方向等，以最大程度地减少对边坡的损伤。严格控制施工荷载：在开挖过程中，应严格控制施工机械和人员的荷载，避免对边坡造成过大的压力。岩质高边坡开挖后，应及时采取支护措施，以防止边坡失稳。支护的目的在于提高边坡的稳定性，防止滑坡、崩塌等灾害的发生。常见的支护方法包括重力式挡墙、扶壁式挡墙、锚杆支护等。在选择支护方

法时，应考虑以下几点：边坡稳定性：应首先对边坡的稳定性进行分析，确定需要采取的支护措施。工程地质条件：应充分考虑边坡的地质条件，包括岩体类型、岩石力学性质、地质构造等。施工条件：应考虑施工环境、施工设备、工期等因素，选择易于实施且效果显著的支护方法。合理设计支护结构：应根据边坡实际情况，合理设计支护结构，以确保其能够有效地提高边坡稳定性。选择适宜的支护材料：应根据支护方法的选择，选取适宜的支护材料。例如，采用锚杆支护时，应选择高质量的锚杆和喷射混凝土。控制施工质量：在支护施工过程中，应严格控制施工质量，确保每一道工序都符合规范和设计要求。岩质高边坡开挖与支护过程分析表明，开挖过程中的关键问题在于如何减少对边坡的损伤，以及如何控制施工荷载；而支护过程中的关键问题在于如何提高边坡的稳定性以及如何选择适宜的支护方法和材

基于简化Bishop法的船闸超高边坡整体稳定性计算分析

基于简化Bishop法的船闸超高边坡整体稳定性计算分析作者：王彬谕苏平来源：《西部交通科技》2020年第01期

文章以廣西某船闸工程超高边坡为例，基于简化Bishop法对边坡整体稳定性进行计算分析，评估边坡稳定性，并研究对比不同地下水位变化对边坡稳定性的影响，提出采用多种方式相结合的综合排水方案降低边坡地下水位，以保证边坡安全，为工程实践提供技术参考。

高边坡;简化Bishop法;稳定性计算;地下水位 U641.2-A-51-182-3 0引言高边坡稳定问题是水利枢纽船闸工程中经常遇到的问题。高边坡的设计方案直接决定着工程建设的可行性与合理性，也影响到工程的投资经济性以及建成后的运行安全。高边坡的地质构造往往较为复杂，影响边坡稳定的因素也很多，因此边坡稳定计算需选择合理可靠的计算方法[1]。极限平衡分析法是目前评价边坡稳定性的主要方法，是一种基于平衡理论的数学模型计算分析方法[2]。该方法是工程实践中应用最早、也是目前使用最普遍的一种定量分析方法。目前已有了多种极限平衡分析方法，如Fellenius法、Bishop法、Jaubu法、Morgenstern-Prince 法、Sarma法、楔体极限平衡分析法等。该方法以安全系数作为度量边坡稳定的指标，经过长期的工程实践证明是目前最成熟、应用最广泛、有效和实用的边坡稳定性分析方法[3]。本文以广西某船闸工程上游引航道右岸超高边坡为例，运用极限平衡分析法中的简化Bishop法进行边坡稳定计算分析。 1工程概况工程区域地貌为侵蚀～剥蚀低山丘陵地貌。根据地质勘察结果揭示，地层主要为第四系地层大面积覆盖，按其成因可分为人工堆积层（Qs）、冲积层（Qal）和残积层（Qel），下伏基岩为燕山早期侵入的花岗岩（γ15）。丘陵顶面高程为120～210 m，山体坡度一般约20°～25°，地表大部分为第四系残积层覆盖，厚0～15 m，下伏花岗岩多呈全风化状出露。全风化花岗岩广泛分布于整个场地，厚度一般>25 m，且随地形的增高风化厚度明显增大（最厚达55 m）。强风化花岗岩层厚度分布不均，一般为1.5～4 m，局部厚达20 m。弱风化花岗岩层厚度分布不均，厚度一般为10～30 m。本文以船闸上游引航道右岸高边坡为研究对象，该边坡最大高差接近120 m，因此其边坡整体稳定安全成为本项目重点关注的主要工程地质问题。上游右岸边坡自引航道设计底高程50.00 m往上基本以全风化、弱风化花岗岩为主，属于岩土混合边坡。主要开挖地层部分为全风化花岗岩，少量冲积黏性土、强风化花岗岩及弱风化花岗岩。以右岸高边坡群中一典型断面进行具体分析。该段边坡底高程为50.00 m，坡顶高程约为146 m，每级边坡坡比均为1∶2。由于边坡高差较大，考虑其稳定安全，因此边坡每隔10 m 设一级马道作为减载平台。其中：50.00 ～80.00 m高程段马道宽2 m;80.00 m高程处为一条宽

有限元仿真分析读书报告(5篇可选)[修改版]

第一篇：有限元仿真分析读书报告有限元方法读书报告 1概述 1.1 有限单元法的简介有限元方法也叫“有限单元法”或“有限元素法”，这种方法源于机构分析，有结构力学的位移法发展而来。有限单元法的基本思想是将物体离散成有限个且按一定方式相互联结在一起的单元的结合，来模拟或逼近原来的物体，进而将一个连续的无限自由度问题简化为离散的有限自由度问题求解的一种数值分析方法。物体被离散后，通过对其中各个单元进行单元分析，最终得到对整个物体的分析。网格划分中每一小块体称为单元。确定单元形状、单元之间相互联结的点称为节点。单元上节点处的结构内力为节点力，外力（有集中力、分布力等）为节点载荷。有限元法的优点很多，其中最突出的优点是应用范围广。发展至今，不仅能解决静态的、平面的、最简单的杆系结构，而且还可以解决空间问题、板壳问题、结构的稳定性问题、动力学问题、弹塑性问题和粘弹性问题、疲劳和脆性断裂问题以及结构的优化设计问题。而且不论物体的结构形式和边界条件如何复杂，也不论材料的性质和外载荷的情况如何，原则上都能应用。 1.2 有限单元法的理论基础有限元法的常用术语有单元、节点、载荷、边界条件。有限元法的分析过程包括研究分析结构特点、形成有限元计算模型、选择有限元软件或编制计算程序、上机试算、计算模型准确性判别、修改计算模型或修改程序、正式计算以及计算结果整理、结构计算方案的判别。有限元法的基本思路和基本原则以结构力学中的位移法为基础，把复杂的结构或连续体看成有限个单元的组合，各单元彼此在节点处连接而组成整体。把连续体分成有限个单元和节点，称为离散化。先对单元进行特性分析，然后根据各节点处的平衡和协调条件建立方程，综合后作整体分析。这样一分一合，先离散再综合的过程，就是把复杂结构或连续体的计算问题转化为简单单元的分析与综合的问题。因此，一般的有限元解法包括三个主要步骤：离散化、单元分析、整体分析。离散化：一个复杂的弹性体可以看作由无限个质点组成的连续体。为了进行解算，可以将此弹性体简化为有限个单元组成的集合体，这些单元只在有限个节点上铰接，因此，这集合体只具有有限个自由度，这就为解算提供了可能。有无限个质点的连续体转化为有限个单元的集合体，就称为离散化。单元分析：单元分析首先要进行单元划分。在工程结构中，一般采用四种类型的基本单元，即标量单元、线单元（杆、梁单元）、面单元和体单元。中。而单元划分一般注意下面几点：一、从有限元本身来看，单元划分的越细，节点布置得越多，计算的结果越精确。但计算时间和计算

模态分析有限元仿真分析学习心得

有限元仿真分析学习心得 1 有限元分析方法原理有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。有限元法是随着电子计算机发展而迅速发展起来的一种工程力学问题的数值求解方法。20世纪50年代初，它首先应用于连续体力学领域—飞机结构静、动态特性分析之中，用以求得结构的变形、应力、固有频率以及阵型。由于其方法的有效性，迅速被推广应用于机械结构分析中。随着电子计算机的发展，有限元法从固体力学领域扩展到流体力学、传热学、电磁学、生物工程学、声学等。随着计算机科学与应用技术的发展，有限元理论日益完善，随之涌现了一大批通用和专业的有限元计算软件。其中，通用有限元软件以ANSYS，MSC公司旗下系列软件为杰出代表，专业软件以ABAQUS、LS-DYNA、Fluent、ADAMS 为代表。 ANSYS作为最著名通用和有效的商用有限元软件之一，集机构、传热、流体、电磁、碰撞爆破分析于一体，具有强大的前后处理及计算分析能力，能够进行多场耦合，结构-热、流体-结构、电-磁场的耦合处理求解等。有限元分析一般由以下基本步骤组成： ①建立求解域，并将之离散化成有限个单元，即将问题分解成单元和节点； ②假定描述单元物理属性的形(shape)函数，即用一个近似的连续函数描述每个单元的解； ③建立单元刚度方程； ④组装单元，构造总刚度矩阵； ⑤应用边界条件和初值条件，施加载荷； ⑥求解线性或者非线性微分方程组得到节点值，如不同节点的位移； ⑦通过后处理获得最大应力、应变等信息。结构的离散化是有限元的基础。所谓离散化就是将分析的结构分割成为有限

ANSYS边坡工程应用实例分析

第4章 ANSYS边坡工程应用实例分析本章重点边坡工程概述 ANSYS边坡稳定性分析步骤 ANSYS边坡稳定性实例分析本章典型效果图

边坡工程概述边坡工程边坡指地壳表部一切具有侧向临空面的地质体，是坡面、坡顶及其下部一定深度坡体的总称。坡面与坡顶面下部至坡脚高程的岩体称为坡体。倾斜的地面称为斜坡，铁路、公路建筑施工中，所形成的路堤斜坡称为路堤边坡；开挖路堑所形成的斜坡称为路堑边坡；水利、市政或露天煤矿等工程开挖施工所形成的斜坡也称为边坡；这些对应工程就称为边坡工程对边坡工程进行地质分类时，考虑了下述各点。首先，按其物质组成，即按组成边坡的地层和岩性，可以分为岩质边坡和土质边坡(后者包括黄土边坡、砂土边坡、土石混合边坡)。地层和岩性是决定边坡工程地质特征的基本因素之一，也是研究区域性边坡稳定问题的主要依据.其次，再按边坡的结构状况进行分类。因为在岩性相同的条件下，坡体结构是决定边坡稳定状况的主要因素，它直接关系到边坡稳定性的评价和处理方法。最后，如果边坡已经变形，再按其主要变形形式进行划分。即边坡类属的称谓顺序是:岩性—结构—变形。边坡工程对国民经济建设有重要的影响：在铁路、公路与水利建设中，边坡修建是不可避免的，边坡的稳定性严重影响到铁路、公路与水利工程的施工安全、运营安全以及建设成本。在路堤施工中，在路堤高度一定条件下，坡角越大，路基所占面积就越小，反之越大。在山区，坡角越大，则路堤所需填方量越少。因此，很有必要对边坡稳定性进行分析，边坡变形破坏基本原理应力分布状态边坡从其形成开始，就处于各种应力作用(自重应力、构造应力、热应力等)之下。在边坡的发展变化过程中，由于边坡形态和结构的不断改变以及自然和人为营力的作用，边坡的应力状态也随之调整改变。根据资料及有限元法计算，应力主要发生以下变化：（1)岩体中的主应力迹线发生明显偏转，边坡坡面附近最大主应力方向和坡而平行，而最小主应力方向则与坡面近于垂直，并开始出现水平方向的剪应力，其总趋势是由内向外增多，愈近坡脚愈高，向坡内逐渐恢复到原始应力状态。 (2) 在坡脚逐渐形成明显的应力集中带。边坡愈陡，应力集中愈严重，最大最小主应力的差值也愈大。此外，在边坡下边分别形成切向应力减弱带和水平应力紧缩带，而在靠近边坡的表部所测得的应力值均大于按上覆岩体重量计算的数值。 (3) 边坡坡面岩体由于侧向应力近于零，实际上变为两向受力。在较陡边坡的坡面和顶面，出现拉应力，形成拉应力带.拉应力带的分布位置与边坡的形状和坡面的角度有关。边坡应力的调整和拉应力带的出现，是边坡变形破坏最初始的征兆。例如，由于坡脚应力的集中，常是坡脚出现挤压破碎带的原因；由于坡面及坡顶出现拉应力带，常是表