[發明專利]地下水庫增濕作用下土-結構相互作用計算方法

在審

• 申請號: 202110976925.X
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113792364A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 姚曉亮;劉曉東;杜欣諭;馬宗源;王松鶴;張昭;張恒
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/28;G06F111/10;G06F111/04;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 徐瑤

1.一種地下水庫增濕作用下土-結構相互作用計算方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1：構建調蓄水庫混凝土幾何結構、土體幾何結構模型；

步驟2：設置土體、水庫混凝土材料各參數；

步驟3：定義“廣義拉伸”、壓力函數變量、土的強度指標和模量關于有效飽和度函數變量；

步驟4：設置“固體力學”并設置各邊界條件；增加“理查茲方程”并劃分網格；

步驟5：設置水體“流體屬性”“基本屬性”各參數；

步驟6：添加“研究”并計算“研究1”；

步驟7：對水庫邊界再次進行“布爾操作和分割”；

步驟8：設定“理查茲方程”參數；

步驟9：基于“研究1”，使用“輔助掃描”添加水庫注水功能；添加并設定“研究2”時間單位、時間步；

步驟10：添加并設定“固體力學”并設置各參數條件；

步驟11：基于“研究2”，添加并設定“研究3”；

步驟12：結果計算后數據成圖。

2.根據權利要求1所述的一種地下水庫增濕作用下土-結構相互作用計算方法，其特征在于，步驟1具體按照以下步驟實施：

步驟1.1：打開COMSOL軟件，在“新建”點擊“模型向導”，接下來在“選擇空間維度”點擊“二維”；

步驟1.2：接上一步，進入到“選擇物理場”界面，選擇“結構力學”模塊，在該模塊樹中選擇并添加物理場接口——“固體力學”；

步驟1.3：接上一步，接著點擊“研究”，在“選擇研究”點擊“一般研究”，并在該板塊樹中選擇“穩態”；后點擊“完成”；

步驟1.4：接上一步，為構建水庫、土體幾何模型進入下一界面；在模型開發器中選擇“幾何”，右鍵“幾何”選擇“矩形”，該矩形A作為土體結構；在“幾何設置”的“大小和形狀”中分別設置“寬度”為a，“高度”為b，在“設置”窗口點擊“構建選定對象”；再繪制矩形B，右鍵“幾何”選擇“矩形”在“幾何設置”的“大小和形狀”中分別設置“寬度”為c，“高度”為d；在“圖形”窗口欄選擇“編輯”將矩形B移動到矩形A中部，在菜單欄選擇“幾何”中“布爾操作和分割”下的“差集”；然后在“差集”中將“要添加的對象”選為矩形A并激活，將“要減去的對象”選為矩形B并激活，點擊“構建選定對象”；再回到“幾何”右鍵“矩形”繪制“寬度”為c，“高度”為d的矩形B₂和B大小一致，點擊繪制；在“圖形”欄選擇“編輯”將B₂一定到矩形A的空白位置處；采取同上述步驟相同的原理，再繪制寬e，高f的矩形C，然后將矩形C移動到矩形B的中部，再使用“差集”，用矩形B減去矩形C，并點擊“構建選定對象”得到水庫內無立柱框架結構D；添加立柱，仍舊右鍵“幾何”選擇“矩形”，依次設置若根個寬為g，高度為h的立柱E、F、G…；均勻分布這些立柱在矩形D結構中的位置，再利用“布爾操作和分割”下的“并集”，將水庫框架D和立柱E、F、G…作為并集對象，點擊“構建選定對象”；以上得到周圍土體——域1、水庫結構——域2。

3.根據權利要求1所述的一種地下水庫增濕作用下土-結構相互作用計算方法，其特征在于，步驟2具體按照以下步驟實施：

步驟2.1：在模型開發器中，右鍵“材料”選擇“空材料”修改為“土”，將“幾何實體層”“域”設定為“1”并激活；再從材料屬性中找到“粘聚力”、“內摩擦角”增加到該“材料屬性明細”，依次輸入土的“楊氏模量”、“泊松比”、“密度”、“粘聚力”、“內摩擦角”；右鍵“材料”選擇“空材料”修改為“混凝土”，將“幾何實體層”“域”設定為“2”并激活；再從材料屬性中找到“單軸抗拉強度”“單軸抗壓強度”“雙軸抗壓強度”增加到該“材料屬性明細”，依次輸入混凝土的“楊氏模量”、“泊松比”、“密度”、“單軸抗拉強度”、“單軸抗壓強度”、“雙軸抗壓強度”；

步驟2.2：在模型開發器中，“幾何”樹的最后的“形成裝配體”并選擇全部區域。