[發(fā)明專利]一種基于ADINA平臺的土石壩水力耦合計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111164252.4
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113868745A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 溫立峰;趙尉博;李炎隆;吳莉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 涂秀清

本發(fā)明公開了一種基于ADINA平臺的土石壩水力耦合計算方法，具體按照以下步驟進行實施：步驟1、建立土石壩滲流計算模型，進行土石壩滲流計算；步驟2、建立土石壩變形計算模型，進行土石壩變形計算；步驟3、對步驟1得到的計算結(jié)果數(shù)據(jù)進行處理；步驟4、進行土石壩水力耦合計算。本發(fā)明在使用ADINA對土石壩有限元模型進行分析時使結(jié)果更加精準，與實際情況更加貼切，且制作簡便，易于使用，解決了現(xiàn)有技術(shù)只進行滲流計算或者只進行變形計算而導(dǎo)致計算結(jié)果與實際結(jié)果產(chǎn)生較大偏差的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土石壩有限元計算技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于ADINA平臺的土石壩水力耦合計算方法。

背景技術(shù)

土石壩是歷史上最為悠久的一種壩型，也是世界壩工建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛與發(fā)展最快的一種壩型。土石壩具有如下優(yōu)點：適用條件廣、地質(zhì)條件要求不高、設(shè)計成熟、施工簡便、造價便宜、施工導(dǎo)流容易解決、抗震性能強、經(jīng)濟效應(yīng)明顯。故土石壩所建數(shù)量所占比率較大，是水利工程中較為重要的一種壩型在大壩選型中也往往優(yōu)先考慮。

土石壩的滲流與變形之間是互相影響的。滲流的變化將引起滲流體積力和滲透壓力的變化使作用于壩體上的外荷載發(fā)生變化也將會對壩體變形產(chǎn)生影響。滲流分析的目的在于為壩體內(nèi)各部分土的飽水狀態(tài)的劃分提供依據(jù)、確定對壩坡穩(wěn)定有重要影響的滲流作用力、進行壩體防滲布置與土料布置檢驗土體滲流穩(wěn)定性，防止發(fā)生管涌以及流土、確定壩和河岸的滲水量損失等等；其次壩體的變形會導(dǎo)致壩體各部位的孔隙率發(fā)生改變，滲透系數(shù)隨之改變，從而也改變了壩體滲流場的分布，會使?jié)B流場也會產(chǎn)生重分布。土石壩的滲流與變形之間相互作用、相互影響使土石壩達到某一個平衡。對土石壩進行水力耦合(滲流-應(yīng)力耦合)計算具有重要的理淪和實際意義，使土石壩的滲流和變形計算結(jié)果更加符合工程實際為設(shè)計和施工提供重要的參考依據(jù)。

土石壩滲流場與應(yīng)力場之間會產(chǎn)生相互作用、相互耦合，相互耦合的作用使得壩體的滲流場及應(yīng)力場發(fā)生重新分布，從而對大壩的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。現(xiàn)有技術(shù)基于通用有限元軟件ADINA仿真平臺，通過結(jié)構(gòu)分析、耦合場分析計算大壩的滲流場分布，通過查看計算結(jié)果，存在土石壩分析計算時，計算結(jié)果與實際結(jié)果產(chǎn)生較大偏差的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于ADINA平臺的土石壩水力耦合計算方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)使用ADINA進行土石壩分析計算時，計算結(jié)果與實際結(jié)果產(chǎn)生較大偏差的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于ADINA平臺的土石壩水力耦合計算方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、建立土石壩滲流計算模型，進行土石壩滲流計算；

步驟2、建立土石壩變形計算模型，進行土石壩變形計算；

步驟3、對步驟1得到的計算結(jié)果數(shù)據(jù)進行處理；

步驟4、進行土石壩水力耦合計算。

本發(fā)明的特征還在于，

步驟1具體步驟為：首先，根據(jù)工程資料進行建模，定義物理條件，施加荷載與定義邊界條件；定義材料屬性，劃分有限元網(wǎng)格；定義單元類型并劃分單元屬性；設(shè)置求解步，設(shè)置求解時間步長、步數(shù)和收斂條件，設(shè)置完成后，保存為命令流文件，將命令流文件導(dǎo)入ADINA-Thermal模塊中，生成土石壩滲流計算模型，在ADINA－Thermal模塊中土石壩滲流計算，得出只考慮滲流作用下的土石壩的滲流計算結(jié)果。

步驟2具體步驟為：將步驟1中滲流模型中的幾何模型和有限元網(wǎng)格復(fù)制到ADINA-structure模塊中，根據(jù)工程資料定義變形計算所需的物理條件，施加荷載、定義邊界條件、定義材料屬性、定義單元類型并劃分單元屬性、設(shè)置求解步，生成土石壩變形計算模型，在ADINA-structure模塊中進行變形計算，獲得不考慮滲流作用的變形計算結(jié)果。

步驟3.1、根據(jù)步驟1滲流計算中得到的壩體上各節(jié)點總水頭計算各節(jié)點的孔隙水壓力，計算公式為：