[發(fā)明專利]一種混凝土重力壩材料參數(shù)空間變異性的模擬方法

有效

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• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108629111B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳震宇;盧祥;陳建康;李艷玲;裴亮;張瀚
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 夏艷

本發(fā)明提供一種混凝土重力壩材料參數(shù)空間變異性的模擬方法，包括以下步驟：建立重力壩模型，對所述模型進行網(wǎng)格劃分，獲取每個網(wǎng)格單元的編號和形心坐標，組成矩陣E_n×3；利用MATLAB軟件生成隨機矩陣A_m×n；利用自相關(guān)函數(shù)計算所述矩陣E_n×3的相關(guān)系數(shù)矩陣ρ_n×n；對所述矩陣ρ_n×n進行Cholesky分解，得到上三角矩陣B_n×n；利用所述矩陣B_n×n對所述矩陣A_m×n進行線性變換，得到矩陣D_m×n；由所述矩陣D_m×n計算得到相關(guān)隨機場X_m×n；本發(fā)明所述模擬方法更加符合工程實際，能夠在后期結(jié)果中為重力壩的安全運行提供更加準確的數(shù)據(jù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于模擬方法領(lǐng)域，具體是一種混凝土重力壩材料參數(shù)空間變異性 的模擬方法。

背景技術(shù)

混凝土重力壩是水利水電工程攔河大壩常用的一種壩型。混凝土是一種由 砂石骨料和水泥漿攪拌混合而成的非均質(zhì)材料。在修建混凝土重力壩的過程中， 一般采用分段、分塊方式澆筑混凝土。由于澆筑倉面大、澆筑施工質(zhì)量不均勻， 以及混凝土材料自身的非均質(zhì)性，因此，混凝土材料的物理力學性質(zhì)具有空間 變異性，即對于同類混凝土，其在壩體不同位置處的物理力學參數(shù)是不一樣的。 混凝土材料參數(shù)的空間變異性對重力壩的應(yīng)力變形和結(jié)構(gòu)安全會產(chǎn)生影響，因 此，有必要研究材料參數(shù)空間變異性對混凝土重力壩結(jié)構(gòu)特性的影響。這就需 要解決混凝土重力壩結(jié)構(gòu)分析中材料參數(shù)空間變異性的模擬技術(shù)問題。

目前混凝土重力壩結(jié)構(gòu)分析中材料參數(shù)空間變異性的模擬方法為：將壩體 斷面離散為有限個網(wǎng)格單元，通過給網(wǎng)格單元賦予不同的材料參數(shù)來模擬材料 參數(shù)的空間變異性，并假定不同網(wǎng)格單元的材料參數(shù)服從某種概率分布(如 Weibu l l分布、正態(tài)分布等)，這種方法反映了材料參數(shù)在空間中的隨機分布， 但沒有考慮材料參數(shù)的空間相關(guān)性，即相鄰位置(或相鄰網(wǎng)格單元)的材料參 數(shù)具有某種程度的正相關(guān)性，也就是相鄰位置(或相鄰網(wǎng)格單元)的材料參數(shù) 不會有太大差別。目前的模擬方法沒有考慮這種空間相關(guān)性，從而導(dǎo)致相鄰網(wǎng) 格單元的材料參數(shù)出現(xiàn)較大差異的不合理情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種混凝土重力 壩材料參數(shù)空間變異性的模擬方法，所述模擬方法更加符合工程實際，能夠提 供更加準確的數(shù)據(jù)。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種混凝土重力壩材料參數(shù)空間變異性的模擬方法，包括以下步驟：

(1)建立重力壩模型，對所述模型進行網(wǎng)格劃分，獲取每個網(wǎng)格單元的 編號和形心坐標，組成矩陣其中n為網(wǎng)格單元的個 數(shù)，x_i,y_i分別為第i個網(wǎng)格單元形心的橫、縱坐標，1≤i≤n；

(2)利用MATLAB軟件生成隨機矩陣A_m×n，其中m為每個網(wǎng)格單元參數(shù) 的隨機抽樣次數(shù)，n為網(wǎng)格單元的個數(shù)；

(3)利用自相關(guān)函數(shù)計算所述矩陣E_n×3的相關(guān)系數(shù)矩陣其中元素ρ_i,j為第i和j個網(wǎng)格單元中參數(shù)的相關(guān) 系數(shù)，1≤i≤n，1≤j≤n；

(4)對所述矩陣ρ_n×n進行Cholesky分解，即ρ_n×n＝B_n×n^T·B_n×n，得到上三角矩 陣B_n×n；

(5)利用所述矩陣B_n×n對所述矩陣A_m×n進行線性變換，即D_m×n＝A_m×n·B_n×n， 得到矩陣D_m×n；