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Abaqus 在水工中的应用

Abaqus对于模拟诸如大坝等建筑物的力学行为具有强大的优势,可以对这些结构的稳定性和应力状态进行分析计算,并且可以进行防渗计算。在计算中可以考虑水压力、温度场、渗流场、重力场作用以及温度场和力场、渗流场和力场的合。

abaqus水工1.png1、土坝施工、快速降水及抗震分析
当土体的坡度小于一定值时,土坝的结构取决于土体保持稳定的能力。但是在一定的载荷情况下,土体的稳定性要做折衷处理,在设计过程中要考虑到这些载荷情况。



1.施工模拟
分析过程:在第一阶段,去掉大坝各单元,将岩石层在地压或重力作用下的变形进行建模。在每个阶段加入新的填筑层。在填筑每一层时进行瞬时固结分析。
2.蓄水模拟
所有三层构筑完成后,水坝分三个阶段蓄水,并求解蓄水结束后的稳态过程。
3.快速降水模拟
分析水库中的水在7小时内全部放干,土坝的应力、孔压等的变化情况。
4.抗震模拟
因为地震的载荷是动态的,所以应该考虑全部的惯性力,包括土坝内孔隙中流体和水库中水的影响。
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2、柯依纳(Koyna)重力坝抗震分析
坝基尺寸长为103m,宽71m,当地发生地震时,水库的水位为91.75m。采用Abaqus对该坝在实测的地震加速度作用下的结构响应分析,采用混凝土损伤塑性材料模型,分析结构的稳定性和任意载荷作用下结构的破坏情况。

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3、海堤抗波浪荷载分析
海浪的运动形式是复杂的,如何有效分析其对水工结构的影响一直是困扰理论界的问题Aalborg 大学的工程师利用Abaqus分析在不稳定频率下波浪对海堤的影响。

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4、水电站直埋式蜗壳结构分析
直埋式蜗壳即钢蜗壳外直接浇注混凝土,属于完全联合承载结构,是一种为解决高HD值管道结构钢衬厚度过大并保证其整体安全性的设计理论和工程技术,像三电站这么大直径蜗壳结构的采用直埋方案,国内外尚没有先例。因此,专题立项对其中的关键问题加以深入研究,为方案论证和结构设计提供可靠依据。

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5、巴拿马运河扩建项目抗震分析
在巴拿马运河扩建工程中,面对极其巨大的水闸(55米宽、427米长、31.3米高),设计人员最终选择达索系统的Abaqus作为项目的抗震分析软件。

  • Abaqus强大功能和灵活性适用于模拟复杂问题

  • 界面接触(允许在地震作用下混凝土和岩石之间发生分离和滑移)

  • 非线性材料(Mohr-Coulomb plasticity model and hardening)

  • 吸能边界条件
    水对抗震的影响

  • 统一前后处理界面和方便的流程自动化

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Abaqus 是功能强大的工程模拟的有限元软件,其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。Abaqus软件包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型库,可以模拟典型工程材料的性能,其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料,作为通用的模拟工具, Abaqus软件除了能解决大量结构(应力 / 位移)问题,还可以模拟其他工程领域的许多问题,例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析(流体渗透 / 应力耦合分析)及压电介质分析。