拱坝有限元分析网格剖分方案研究

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沙阡水电站拱坝有限元分析报告

沙阡水电站拱坝有限元分析报告摘要：介绍了芙蓉江沙阡水电站坝体、溢流堰、闸墩及基础进行有限元计算过程及结果关键词：坝顶表孔溢洪道有限元模型基本组合工况、特殊组合工况应力及变位1 有限元计算目的贵州芙蓉江沙阡水电站大坝为混凝土单曲拱坝，拱坝中心线方位角为N17.58°E，坝顶高程510 m，坝底高程452m。

拱冠梁底厚18.5m，拱坝顶宽为7m，坝顶弧长154.05m。

溢洪道布置在坝顶，考虑河床相对狭窄，使下泄水流进入主河道，不冲刷两岸，拟分为5孔，每孔宽12m。

溢流坝段总长84.884m，为有闸控制坝顶表孔溢洪道，堰顶高程为493m，过流前沿净宽60m，分为5孔，孔间设置3m厚的钢筋混凝土闸墩，边墩厚2m。

该拱坝的开口较大较深，常规的计算方法将很难完全满足计算要求，因此以三维有限元计算来进一步研究坝体的应力及变形。

2 计算方法本次计算方法，采用ANSYS软件。

3 计算基本资料3.1拱坝体形体形参数见表1-1。

表1-1拱坝体形参数表3.2气温多年平均气温16.1℃，最冷月一月均温5.3℃，最热月七月均温26.5℃。

3.3水文泥沙资料及水库特征水位淤沙浮容重为1.2t/m3，内摩擦角12°，相应水库水位为：校核洪水位(P=0.2%)=508.46m，正常蓄水位503.00m, 淤沙高程484.23m,下游正常水位465.20m,下游校核洪水位484.23m3.4坝体材料参数坝体采用C20混凝土，容重2.4t/m3，弹模19Gpa，泊松比0.167，线膨胀系数1.0×10-5/℃，导温系数3.0m2/月。

3.5地基材料参数坝基岩体容重2.6t/m3，弹模10Gpa，泊松比0.23，线胀系数1.0×10-5/℃，导温系数3m2/月。

3.6有限元应力控制指标本工程等别为三级，最大坝高60m，根据《混凝土拱坝设计规范(SL282-2003)》，应符合下列应力控制指标的规定：①容许压应力与拱梁分载法计算的容许压应力标准一致, 基本组合5.714, 特殊组合6.667，②容许拉应力，对于基本组合工况，拉应力不得大于1.5 Mpa；对于非地震情况特殊荷载组合，拉应力不得大于2.0 Mpa。

拱坝准稳定温度场三维有限元分析

拱坝准稳定温度场三维有限元分析拱坝作为一种重要的水利工程，是为了灌溉农田、水库蓄水、水资源开发和许多其他用途而建设的。

它的安全性直接影响着水利设施的可持续性，因此，拱坝的结构安全性应作为一个重要参数来考虑。

拱坝结构温度变化是结构安全性评价中非常重要的参数，因此，拱坝准稳定温度场三维有限元分析成为结构安全性评价的基础。

拱坝的温度受气温和太阳辐射的影响，拱坝结构材料的温度受到动态热流和蒸发换热的影响，拱坝结构内部温度受拱坝结构材质和气体传热系数的影响。

针对这一问题，拱坝准稳定温度场三维有限元分析引入了先进的数学模型，以准确分析和预测拱坝结构温度变化，为拱坝结构安全性提供基础依据。

拱坝准稳定温度场三维有限元分析模型的基本原理是建立拱坝的三维温度场模型，并由拱坝结构与气象条件之间的相互作用，通过计算热流方程和蒸发换热方程，进行有限元分析来模拟和研究拱坝结构温度场的变化情况。

首先，根据拱坝材料的物理特性，可以计算出拱坝结构的热传导系数、比热容和导热率，并建立拱坝结构的温度场。

在拱坝结构周围，将影响拱坝结构温度变化的参数，如太阳辐射、环境温度、风速等气象条件建立在拱坝结构温度场中。

其次，在拱坝结构中考虑多种传热形式，其中包括热流和蒸发换热，结合外部气象条件，计算拱坝结构表面的热流和蒸发换热强度，建立拱坝结构热流方程和蒸发换热方程。

最后，利用有限元方法，对拱坝结构热方程和蒸发换热方程进行求解，结合初始条件，计算拱坝温度场的数值解，从而精确地模拟和分析拱坝的温度场变化情况。

拱坝准稳定温度场三维有限元分析通过准确地模拟和分析拱坝结构温度场变化情况，可以有效地评估拱坝的热性能和热稳定性，辅助决策，为保证拱坝结构安全性提供有效的技术支持。

此外，拱坝准稳定温度场三维有限元分析还可以为拱坝改善建设、拱坝结构完善和降低拱坝结构温度变化等提供宝贵的信息。

总之，拱坝准稳定温度场三维有限元分析是一项建立在均匀紧实拱坝温度场模型的科学理论的研究，可以为拱坝的结构安全性评价提供可靠的理论依据，从而使拱坝安全可靠、可持续地发挥功能。

混凝土拱坝应力分析的有限元方法探讨

软件ＡＳＳ为平台，ＮＹ针对同一个模型，在相同的荷载作用下，分别采用混凝土单轴强度准则（线性有限元法）和混凝
土多参数强度准则（非线性有限元法）进行计算。主要研究２种方法应力计算结果的差异，此基础上，在以坝体开裂现象为手段研究拱坝近基础部位的应力集中现象。期望将２种计算方法结合起来，从不同角度研究坝体的应力分布
ｙａｓ，ｓｒｓｆｃｎｃｅｅａｃａｉｈｅａａｙｅｙａｐｉａｉｎｏｈｏｉｓｏｉｅｒｅａｔｃｔｎｌｓｉｌｓｉｉｙＡｓｏｉｕｔｅｓｅｒｔｅｓｏｏｒｔｒｈｄｍｓｏｎｎｌｚｄｂｐｌｃｔｏｆｔｅｒｅｆｌｎａｌｓｉｉｙａｄｅａｔｃｐａｔｃｔ．ｂｖｏｓｓｒｓ
ｃｎｅｔｔｎｏｃｒｎａｕｄｔｎｏｒｈｄｍ，ｈｓｃｕｅｉｃｌｎｅａｕｔｎｏａｃｌｔｇｒｓｌｙｆｉｌｍｅｔｍｅｈｄａｄｏｃｎｒｉｃｕｓｅｒｆｎａｉｆａｃａａｏｏｏｔｉａｓｓｄｆｕｔｉｖｌａｉｆｃｌｕａｉｅｕｔｂｎｔｅｅｎｔｏｎｉｙｏｎｓｉｅ
ＡｂｔａｔＭｅｈｎｃｒｐ￣ｆｃｎｒｔｓｖｒｏｌａｅ．Ｉｃｎｏｂｅｃｉｅｙｐｅｉｅｃｎｔｕｉｅｒｌｔｎｃｒｎｌ．Ｉｅｅｔｓｒｃ：ｃａｉｓｐｏｅｙｏｏｃｅｅｉｅｙｃｍｐｉｔｄｔａｎｔｅｄｓｒｂｄｂｒｃｓｏｓｉｔｅａｉｕｒｔｃｔｖｏｅｙｎｒｃｎ

拱坝准稳定温度场三维有限元分析

拱坝准稳定温度场三维有限元分析拱坝是一种非常重要的水利建筑物，它主要用于控制水位，进行河流治理，灌溉等。

但由于水位的不稳定性及气温的变化，拱坝在使用过程中会受到热力学力的影响，以至于导致拱坝的失稳。

因此，为了保证拱坝的稳定性，需要进行准确的准稳定温度场的三维有限元分析。

有限元分析是一种数值计算方法，用于求解各种结构的复杂场景。

有限元分析可以模拟出各种形状物体的多维空间体系，从而提供准确的准稳定温度场模拟结果。

对于拱坝而言，有限元分析可以模拟拱坝的温度场变化，从而确定拱坝的热辐射及热量的传输情况，以及拱坝的温度分布。

为了进行准确的三维有限元分析，首先需要准备计算所需的模型数据。

这些模型数据包括拱坝的形状、几何大小以及温度场。

对于拱坝而言，主要需要确定拱坝的几何形状，它们包括拱坝的面、边、角、点、表面等；其次需要确定拱坝的尺寸，即高度、宽度以及拱坝不同部位的厚度；最后，需要确定拱坝的温度场，即拱坝不同部位的温度分布。

接下来，需要使用有限元分析软件根据准备好的模型数据进行计算。

根据热流体动力学原理以及边界条件，有限元分析软件可以根据拱坝的尺寸、形状以及温度场，模拟出准稳定温度场分布情况，以解决拱坝失稳问题。

最后，通过三维有限元分析，可以得到准确的拱坝温度场分布情况，从而进一步控制拱坝的温度。

有限元分析可以模拟出如何利用拱坝的结构特性，使拱坝的温度保持稳定，以避免拱坝的失稳问题。

通过有限元分析，我们可以根据拱坝的几何特性和温度场，模拟出准稳定温度场并对拱坝进行优化，从而确保拱坝的可靠性和稳定性。

因此，计算机有限元分析不仅可以为拱坝的设计提供技术指导，还可以在不断变化的气温条件下保障拱坝的安全运行。

总的来说，有限元分析是拱坝准稳定温度场的必备方法，它可以为拱坝的设计及运行提供准确、稳定的分析结果。

只有准确、合理的分析结果，才能保证拱坝在变化的气温条件下得以稳定运行，避免造成灾难性的后果。

拱坝准稳定温度场三维有限元分析

拱坝准稳定温度场三维有限元分析拱坝在水力学发电的工程结构中发挥着至关重要的作用。

在实际的工程中，不同的因素会对拱坝的温度场产生影响，这会影响其稳定性。

因此，如何准确地识别拱坝稳定温度场及其影响因素，具有重要意义。

有限元分析是研究复杂结构中温度场稳定性的常用方法，它可以有效地模拟计算拱坝工作状态下的温度场。

本文首先对影响拱坝稳定温度场的因素进行梳理，其次介绍三维有限元分析原理，最后利用ANSYS软件对某拱坝的稳定温度场进行分析。

拱坝稳定温度场影响因素有多种。

首先，拱坝的结构类型、位置及形状都会产生影响。

例如，拱坝有拱壁、桥洞及溢流道等结构，它们的构型对拱坝温度场的变化存在较大影响。

其次，拱坝的位置也会影响稳定温度场，低海拔地区比高海拔地区拱坝温度变化多。

最后，外部环境因素也会影响拱坝温度场，如太阳辐射强度、水文参数、气温等。

此外，三维有限元分析通过对拱坝结构对象的三维划分，为拱坝稳定温度场的模拟计算提供了理论基础。

基于其基本思想，物体被划分成许多小块，每个小块都可以用有限元函数来描述，这样可以得到小块之间的连接关系，从而实现物体的整体运动模拟及稳定温度场计算。

通过对拱坝基本参数、结构类型和外部环境因素的输入，模拟计算出拱坝稳定温度场，可以获得有用的信息。

本文以某拱坝为例，运用ANSYS软件对其进行了三维有限元分析，利用拱坝基本参数、结构类型和外部环境因素，最终模拟出拱坝稳定温度场的数值分布。

图1所示，拱坝上部温度场分布较平坦，而拱坝内部分布比较不均匀，温度变化较大，随着深度增加，温度也在逐渐增加。

从分析结果得出，拱坝结构类型、位置及外部环境因素等因素，都会影响拱坝稳定温度场的变化。

使用三维有限元分析方法，可以及时、准确地模拟计算拱坝稳定温度场，为拱坝结构设计提供重要参考依据。

本研究表明，三维有限元分析是研究复杂结构中温度场稳定性的有效方法，它可以有效地模拟计算拱坝的温度场变化，为拱坝结构优化及安全运行提供有力支撑。

拱坝的分析方法

拱坝的分析方法拱坝是一个空间弹性壳体，其几何形状和边界条件都很复杂，难以用严格的理论计算求解拱坝坝体应力状态。

在工程设计中，常作一些必要的假定和简化，使计算成果能满足工程需要。

拱坝应力分析的常用方法有圆筒法、纯拱法、拱梁分载法、壳体理论计算方法、有限单元法和结构模型试验法等。

(1)纯拱法：假定拱坝由许多互不影响的独立水平拱圈组成，不考虑梁的作用，荷载全部由拱圈承担。

计算简单，但结果偏大，尤其对厚拱坝。

对薄拱坝和小型工程较为适用。

(2) 拱梁分载法：假定拱坝由许多层水平拱圈和铅直悬臂梁组成，荷载由拱梁共同承担，按拱、梁相交点变位一致的条件将荷载分配到拱、梁两个系统上。

梁是静定结构，其应力容易计算；拱的应力则按弹性固端拱进行，计算结果较为合理，但计算量大，需借助计算机，适于大、中型拱坝。

(3)拱冠梁法：最简单的拱梁分载法，可采用拱冠梁作为所有悬臂梁的代表与许多拱圈组成拱梁系统，按拱、梁交点径向线变位一致的条件来建立变形协调方程, 并进行荷载分配, 可大大减少工作量。

(4)壳体理论计算方法：采用壳体理论计算拱坝应力的近似方法，早在30年代就由P托克尔提出。

由于坝体形状和几何尺度的变化以及边界条件的复杂性，使这一方法受到很大限制。

近年来由于计算机技术的发展，使这一方法取得了新进展。

网格法就是应用有限差分解算壳体方程的一种计算方法，它适用于薄拱坝。

中国广东泉水双曲拱坝用网格法进行应力计算，效果较好。

(5)有限单元法：将地基和坝体划分为有限数量的单元，以节点相连接，用离散模型代替连续体结构进行坝内各单元的应力和变位计算，能正确反映施工过程对应力的影响，能解决复杂边界条件和材料不均匀的问题，适用而有效，但计算量相当大，必须借助于计算机才能完成。

网格尺寸对拱坝等效应力分析的影响

图1 坝体和地基计算示意(单位:m)
图2 有限元计算模型(网格1×1)
图3 有限元计算模型(网格2×2)
图4 有限元计算模型(网格3×3)
3.2 本文与文献 [ 2 ]方法计算结果比较不同网格水压荷载(含淤沙压力)作用下，本文方法与文献[2]
3
水利学报
2004 年 9 月
SHUILI XUEBAO
摘要：本文对有限元内力法求解拱坝等效应力分析方法进行了进一步改进。建立了拱梁向应力为直线分布时以上、下游面等效应力为未知量而拱或梁截面上的约束内力为已知量的求解方程，并根据常规的多拱梁应力分布假定及上、下游面已知应力边界条件，导出了上、下游面其余应力分量求解公式。对溪洛渡高拱坝在水压力(含淤砂压力)、温升、温降及自重等荷载作用下不同网格的计算结果表明，拱厚方向采用两层以上单元、拱梁方向网格采用足够精度的网格可得到基本稳定的等效应力结果。关键词：有限元；等效应力；有限元内力法；网格尺寸中图分类号：TV642.4 文献标识码：A
σ
σ2 ζξ
σ2 ζη
σ2 ζζ
……
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σmpb ζη
σmpbζζ}；
{F}a={FX1a FY1a FZ1a FX2a FY2a FZ2a …… FXmpaa FYmpaa FZmpaa}；
{F}b={FX1b FY1b FZ1b FX2b FY2b FZ2b …… FXmpbb FYmpbb FZmpbb}；[N]为四节点面单元形函数矩阵；[H]a、[H]b 分别为拱、梁截面上的节点应力和节点力之间的转换矩阵；mea,meb分别为拱、梁截面上的四节点面单元总数；{Ω}a、{Ω}b分别为拱、梁截面上节点应力未知量列阵；{F}a、{F}b分别为拱、梁截面上约束内力列阵。

基于ANSYS的拱坝可视化建模和有限元仿真分析

基于ANSYS的拱坝可视化建模和有限元仿真分析一、本文概述随着计算机科学和工程技术的飞速发展，数值模拟在水利工程领域的应用日益广泛。

拱坝作为一种重要的水利工程结构，其稳定性与安全性对于整个水利系统的运行至关重要。

因此，对拱坝进行精确、高效的可视化建模和有限元仿真分析具有重要意义。

本文旨在介绍基于ANSYS软件的拱坝可视化建模和有限元仿真分析方法，通过详细的步骤和案例分析，展示该方法在实际工程中的应用效果。

本文将对拱坝的结构特点进行简要介绍，阐述拱坝在水利工程中的作用和地位。

接着，将详细介绍ANSYS软件在拱坝可视化建模方面的功能和应用，包括模型的建立、材料属性的设置、边界条件的处理等。

在此基础上，本文将重点探讨有限元仿真分析在拱坝稳定性评估中的应用，包括模型的加载、求解过程以及结果的后处理等。

本文还将通过具体的案例分析，展示基于ANSYS的拱坝可视化建模和有限元仿真分析方法的实际应用效果。

通过对不同工况下的拱坝进行仿真分析，评估其稳定性和安全性，为工程设计和施工提供有力支持。

本文将对基于ANSYS的拱坝可视化建模和有限元仿真分析方法进行总结和评价，分析其优点和不足，并提出相应的改进建议。

还将展望该方法在未来水利工程领域的应用前景和发展趋势。

通过本文的阐述和分析，读者可以深入了解基于ANSYS的拱坝可视化建模和有限元仿真分析方法的基本原理和应用流程，掌握其在水利工程领域的应用技巧和方法，为相关工程实践提供有益的参考和指导。

二、拱坝可视化建模拱坝可视化建模是拱坝设计和分析的重要步骤，它能够帮助工程师更直观地理解拱坝的结构特性，预测其在不同工况下的行为，并为后续的有限元仿真分析提供基础。

在这一部分，我们将基于ANSYS平台，详细介绍拱坝可视化建模的方法和步骤。

在众多工程建模软件中，我们选择了ANSYS作为本次拱坝建模的主要工具。

ANSYS作为一款功能强大的工程仿真软件，拥有丰富的建模工具和分析模块，能够满足拱坝建模和仿真分析的各种需求。

武汉大学水工结构计算力学高坝结构分析的有限单元法拱坝

2006.2
水电学院硕士研究生课程－水工结构计算力学
几何模型的概化
坝体的孔口闸墩坝基——岩块、断层、节理、
夹层计算范围的选取平面计算/三维计算
2006.2
水电学院硕士研究生课程－水工结构计算力学
有限元网格的剖分
原则——关心的部位网格应该密，疏密均匀过渡
单元选择——尽量采用四节点的接近于正方形单元（平面），八节点的立方体单元（三维），以保证单元插值精度
拉应力控制标准（弹性有限元法）
基本组合容许拉应力[σ拉]= 1.5MPa，非地震特殊组合容许拉应力[σ拉]= 2.0MPa （采用等效应力）
2006.2
水电学院硕士研究生课程－水工结构计算力学
有限元等效应力
等效应力法的基本思想就是将有限元计算的应力分量，沿断面积分，得到内力，然后用材料力学法计算断面上的应力分量
在同一个连同域内单元应该共节点、共边、共面
2006.2
水电学院硕士研究生课程－水工结构计算力学
2006.2
水电学院硕士研究生课程－水工结构计算力学
2006.2
水电学院硕士研究生课程－水工结构计算力学
2006.2
水电学院硕士研究生课程－水工结构计算力学
拱坝横缝的模拟
拱坝的横缝是各相邻坝段间的接触界面，在求解之前，接触表面之间是接触或分开是未知的，突然变化的，这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定，横缝可传递法向压力和不超过接触界面间的最大摩擦力的剪力
f2—对于脆性破坏的材料，采用比例极限；对于塑性破坏的材料，采用屈服强度；
对于已经剪切错动过的材料，采用残余强度
2006.2
水电学院硕士研究生课程－水工结构计算力学

高拱坝泄水底孔三维有限元分析

维普资讯
■ 蟹日Ｉ
ＨｙｏｗｅｒＥｎｇｉｅｒｎｇｄｒｏｐｎｅｉ
高拱坝泄水底孔三维有限元分析
平巍巍
（西长洲水电开发有限责任公司，西梧州５３０）广广４００
摘要：结合工程实例建立了拱坝的整体有限元模型，于ＡＳＳ基ＮＹ的子模型法对泄水底孔进行了三维有限元分
算分析，究了孔口应力分布及悬臂对孔口应力的影研响，为孔口配筋及悬臂结构的设汁提供依据。
确定自由度数值，然后利用这些数值用单元形状功能插值方法插值到切割边界上。（）４子模型分析指定分析类型和设置分析选项，加入插值的自由度数值，施加其它的荷载和边界条件，指定荷载步
壳体结构，如果仍按平面问题求解，显然无法真实地描述孔口周围的应力分布特征及影响因素【由于孔ｌ】。
口的几何尺寸与大坝相差十分悬殊，大坝孔口周围对
进行足以保证孔口应力计算精度的网格剖分难度很
大，对计算机的要求高，可采用子模型技术１４＂。
选项，再对子模型求解。（）５验证切割边界和应力集中位置的距离是否足够可以通过比较切割边界上的应力结果与整体模
１子模型法概述
子模型方法又称为切割边界位移法或特定边界
收稿日期：０７ｌ０２０一ｌ一９
某工程枢纽的拦河坝为对数螺旋线双曲薄拱坝，最大坝高２０Ｉ拱冠梁最大底厚４拱端最大厚５ｎ，９Ｉｎ，度５Ｉ５Ｉ。坝身泄水建筑物由表孔、孔、Ｔ深底孔组成，本文的研究对象为底孔。底孔的设计水头高，弧门推力大、底孔流道为有压孔道，、口孔口高宽比不同，进出

大坝孔口应力有限元分析中的网格自动生成

大坝孔口应力有限元分析中的网格自动生成在进行大坝孔口应力有限元分析时，一般都是先进行数字化孔口三维实体模型建立。

为了得到精确的计算结果，首先就要进行网格自动生成。

一、网格自动生成技术的实现机理（一）有限元方法数值模拟的基本思路由于孔口分析的特殊性要求对结构采用三维空间离散化和网格化表示以适应计算机图形处理及数据管理等的需要，通过离散的方法把应变量划分为较小的单元并将其连接成单元集合来描述整个结构，最终得到各点的三维应变场，再按照一定规则把连接起来的单元集合连接成多边形网格或三维空间网格，即可进行数值分析和仿真计算。

（二）设置网格对话框的步骤选择“网格自动生成”命令，出现如下界面：这里分别给出了各个菜单项的功能，由于本人还未进行过数学模型的建立，故仅给出界面，让同仁们自己去分析它们之间的相互关系。

（三）设置网格自动生成系统的步骤选择“网格自动生成”命令，出现如下界面：（四）创建多边形网格步骤1打开“数据文件”，选择下拉列表中的“单个实体”，按回车键，选择模型实体中的一条边作为新建边，再按回车键确认；再选择模型实体中的另一条边作为第2条边，再按回车键确认，模型中就有了两条边，然后输入第3条边、第4条边……等等，直至所有的边都用完为止；用鼠标右键点击模型实体的边线上，从弹出的快捷菜单中选择“建立连接”命令，如图1所示，这样就建立了一个多边形的有限元网格，直到全部多边形网格建完为止。

（五）网格对话框中各项功能说明1）对话框中共有10个对话框：全部选择（全部选择：将当前选中的对象所属的所有选项全部显示在所有对象的下方）、显示所有选项、不显示所有选项、显示对象名称、显示公差、显示角度值、显示有关信息、显示文本、编辑有关信息。

2）在全部选择对话框中共有5个按钮：全部选择（将当前选中的对象所属的所有选项全部显示在所有对象的下方）、查看所有对象、显示所有选项、不显示所有选项、显示对象名称。

拱坝坝基渗流场的有限单元法精细求解

拱坝坝基渗流场的有限单元法精细求解
拱坝坝基渗流场是很多水利工程的重要参数，求解其渗流场的精度决定了最后的水利工程的质量。

拱坝坝基渗流场的有限单元法是近年来比较流行的方法，其精细求解能够保证拱坝坝基渗流的高精度。

有限单元法是拱坝坝基渗流场的精细求解方法，有限元实质上是一种空间离散化的方法，将拱坝一定范围内的问题区域划分为若干有限的单元，并对其进行空间离散和时间离散，得到有限单元模型，其后进行求解。

拱坝坝基渗流场精细求解的有限单元法的优点有：1、简单、直观、易操作；2、灵活多样，不受拱坝结构形式的约束，可以应用于各种坝型，支持多种单元结构；3、计算精度高，能够模拟拱坝坝基渗流场的精度较高；4、求解性能较强，可以支持大规模的拱坝坝基渗流场求解。

在实际应用过程中，采用有限单元法精细求解拱坝坝基渗流场，首先要建立拱坝坝基渗流场的有限单元模型，根据拱坝的尺寸及其余边条件，确定模型的局限性和特性，明确单元结构类型及其结构参数，进行模型设计，最后运用相应的计算机软件在有限单元模型基础上进行实际求解，最终求得拱坝坝基渗流场的解。

拱坝坝基渗流场的精细求解，可以改善水利工程的设施的安全性，提高水利工程的效益，保证水利工程的质量，有限单元法是目前最适宜的拱坝坝基渗流场精细求解的方法，在实际的应用中，需要结合拱坝的具体情况，合理安排拱坝坝基渗流场的有限单元求解，将有限元技术应用到水利工程建设中，更好地推动水利工程建设发展。

大坝孔口应力有限元分析中的网格自动生成

大坝孔口应力有限元分析中的网格自动生成本文旨在论述大坝孔口应力有限元分析中网格自动生成的方法。

网格自动生成技术已经成为现代有限元分析中一个重要技术，它能够大大加快数值分析的计算速度，提高分析的准确度。

这一技术的应用于大坝孔口的应力有限元分析也得到了广泛的重视。

大坝孔口应力有限元分析需要一个合理的单元拓扑结构，有助于优化计算效率，实现准确有效的参数模拟。

对于大坝孔口网格的生成，有两种主要方法：手动绘制网格法和自动生成网格法。

前者要求分析人员对空间中每个网格进行细致的观察，并绘制可精确表达物理性质的网格，需要大量的时间和精力。

而用自动生成网格法则完全不同，它可以通过计算机自动实现细致精准的网格生成，大大简化了分析流程，更容易控制准确性和统一性。

网格自动生成的具体方法大致包括以下几个步骤：第一步是设置大坝孔口计算模型结构、边界条件和物理性质。

这一步涉及孔口概念模型的确定、构型面、结构层次、边界控制及孔口流量形式等。

第二步是网格参数化，即确定网格拓扑结构，构建网格形状，在定义网格类型、面片比例及网格粗糙度等参数的基础上，确定网格尺寸和特性。

第三步是网格几何计算，即求解网格点的位置，根据确定的网格参数，计算每个面片的面积，计算各个面片对应的节点等。

第四步是网格质量控制，即通过各种计算方法，控制各网格间平面、平行度，边角度、网格尺寸均匀性及面积非均匀性等精度要求，保证数值分析结果的正确性和可控性。

网格自动生成的优点是使用成本低、操作简单、多参数可控，从而能够准确地模拟大坝孔口的应力，快速有效地完成大坝孔口的应力预测，为大坝建设和安全提供重要的理论支撑。

然而，网格自动化技术存在一定的局限性，有必要在网格自动生成过程中引入人工辅助，保证网格自动生成和分析结果的正确性和稳定性。

综上，大坝孔口应力有限元分析中的网格自动生成技术的应用，能够大大提高大坝孔口的应力分析的准确度，快速实现参数分析，为大坝建设和安全提供重要的技术支撑。

大坝孔口应力有限元分析中的网格自动生成

大坝孔口应力有限元分析中的网格自动生成以《大坝孔口应力有限元分析中的网格自动生成》为标题，本文将探讨大坝孔口应力有限元分析中的网格自动生成方法及其关键技术。

首先，介绍网格自动生成的概念，它是一种根据设计要求和几何特征，自动生成一定质量的有限元网格的方法。

其次，讨论几何建模和网格划分技术，重点研究基于集合的孔口网格划分技术，给出相关的算法和过程，并与其他网格划分技术进行比较和分析。

第三部分介绍大坝孔口应力有限元分析，它是一种综合运用流体力学、非线性力学等理论技术，来研究孔口应力有限元分析的方法。

最后，分析网格自动生成方法在大坝孔口应力有限元分析中的应用，阐述其在大坝孔口应力有限元分析中的重要作用及有利的一面，并给出实际应用中的实例。

大坝孔口应力有限元分析是一种应用广泛的研究方法，因其能够以计算动力学的方式来研究大坝孔口结构的力学性能，为大坝孔口研究和设计提供有效的工具，在大坝建设中具有重要意义。

然而，由于孔口复杂的几何形状，网格划分并不容易，人工网格划分耗时耗力而且不容易控制网格质量，对孔口的分析效果也很难得到满意的结果，因此，开发新的网格自动生成方法具有重要意义。

从几何建模的角度出发，网格自动生成方法的研究步骤可分为以下几个方面：首先，定义孔口的几何要素，即孔口的形状和结构，控制网格的精度和质量，主要包括网格的密度、节点排列形式等；然后，给出基于集合的孔口网格划分算法，其中重点是如何选择几何形状参数，如孔口结构参数、应力峰值、分布曲线和其他曲线参数，这些参数是如何影响结果的；最后，通过优化算法获得满足要求的最优网格结果。

如果实际应用的要求比较复杂，有时还需进行多种技术的组合，才能得到满意的结果。

大坝孔口应力有限元分析具有定量计算、模型可视化、结构物理研究、提高设计水平的特点，目前已经被广泛应用于大坝建设设计及技术研究中。

网格自动生成在大坝孔口应力有限元分析中发挥着重要作用，其优势主要表现在以下几个方面：一是简化模型建模工作，自动化程度高，提高模型建模效率；二是非常精确，可以准确的将复杂的孔口网格划分成更小的结构，同时又能保证网格的质量；三是可以针对不同的孔口参数，根据具体的要求灵活调整网格，使得分析精度更高；最后，由于模型设计简单，可以节省计算时间，及时获得有效的分析结果。

对数螺线双曲拱坝有限元网格之剖分与计算

对数螺线双曲拱坝有限元网格之剖分与计算
欧阳建国
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】1998(029)005
【摘要】对数螺线拱坝是一种新的坝型，在坝体应力分布、坝肩稳定和抗震性能方面较其它坝型优越，但几何形状复杂，设计计算较为麻烦，计算方法需要研究解决。

提出了对数螺线双曲拱坝有限元网格剖分的算法，即用“密切圆包络切线法”计算拱弧曲线和按“径向扭缝”或按“铅直面横缝”计算找梁曲线的一套方法。

此套算法所得几何数据可用地拱坝应力分析、坝体施工放样、分层分块混凝土浇注，以及拱坝计算机图形处理。

依据本算法所开发的对一拱坝
【总页数】3页(P22-24)
【作者】欧阳建国
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TV642.42
【相关文献】
1.CASIO fx-4850P计算器在对数螺线双曲拱坝放样中的运用 [J], 侯小勇
2.对数螺线双曲拱坝三维建模与C++程序设计 [J], 杜齐鲁;杜廷娜
3.抛物线双曲拱坝有限元网格剖分与计算 [J], 彭元珍;张玉坚;上官文健
4.一种用于传热计算的有限元网格自动剖分方法 [J], 张立文;齐少安;刘承东;于永
泗
5.贴边岔管有限元网格剖分与计算机实现 [J], 李亚萍;袁梅;张竞
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小湾高拱坝坝踵开裂的有限单元法分析

摘要：在开裂单元中引入不连续形函数，然后基于虚功原理推导出开裂单元的广义刚度矩阵和广义荷载的具体表达式，以及有限元平衡方程，从而建立了一种三维裂缝扩展的不变网格有限元分析方法。

运用该方法对已建的二滩拱坝和待建的小湾工程拱坝在相同的工况下进行了对比计算。

计算结果表明：在目前所考虑的影响因素下，小湾拱坝和二滩拱坝的开裂范围、开裂程度及对网格疏密、混凝土抗拉强度和水力劈裂等影响因素的敏感程度都非常相似。

考虑到二滩工程已建成，且运行正常，可以初步判定小湾工程的拱坝坝踵开裂危险性不大。

关键词：拱坝开裂有限单元法坝踵开裂是高拱坝设计中需要考虑的一个重要问题。

奥地利的科恩布赖拱坝建于1977年，坝高200.2m，在蓄水前坝下游底部水平施工缝张开，1978年蓄水接近满库时上游坝踵开裂穿通廊道，引起廊道内漏水，后来进行了十几年的漫长修补加固，并在坝的下游坝趾处建造了高约70m的混凝土支撑体。

俄罗斯的萨扬舒申斯克拱坝建于1987年，坝高242.0m，施工期产生大量裂缝，当1990年水位首次达到正常水位时，河床坝段上游坝面靠近坝基处产生水平裂缝，引起廊道内漏水。

这些高拱坝的损坏事故引起了世界各国坝工界的极大关注。

研究拱坝开裂分析的主要方法可以分为结构模型试验和数值计算两大类。

可用于拱坝开裂分析的数值计算方法很多，如拱梁分载法、边界元法、流形元法、无单元法、有限单元法等[1～7]，其中有限元法是较为成熟且广为应用的数值方法。

但有限元法在本质上是一种连续介质力学方法，必须加以改进才能被运用来分析裂缝扩展这样的不连续问题。

改进的方法可以概括为两类：变网格法和固定网格法。

变网格法随着裂缝的扩展而重新划分网格[8，9]，这种方法的优点是不需要开发新的有限元软件，但是存在计算量大和前处理难等问题。

固定网格法则是保持有限元网格不变，通过修改开裂单元的插值关系和本构关系来反映裂缝的影响[10～12]。

相比较而言，固定网格法的应用更为方便。

高坝结构分析的有限单元法拱坝

单元选择——尽量采用四节点的接近于正方形单元（平面），八节点的立方体单元（三维），以保证单元插值精度
在同一个连同域内单元应该共节点、共边、共面
6
拱坝横缝的模拟
拱坝的横缝是各相邻坝段间的接触界面，在求解之前，接触表面之间是接触或分开是未知的，突然变化的，这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定，横缝可传递法向压力和不超过接触界面间的最大摩擦力的剪力
23
拱坝抗滑稳定安全标准
刚体极限平衡法
抗剪断公式
K1
N1fc1A T
剪摩公式
K2
Nf2 T
24
拱坝抗滑稳定安全标准
强度参数取值标准 f1、c1—抗剪断摩擦系数、凝聚力，取材料的峰
值强度的小值平均值 f2—对于脆性破坏的材料，采用比例极限；对于塑性破坏的材料，采用屈服强度；对于已经剪切错动过的材料，采用残余强度
7
拱坝横缝的模拟
8
拱坝横缝的模拟
坝体接缝灌浆前横缝按接触单元考虑
灌浆后水平方向坝体形成完整拱圈，按整体无缝计算
横缝的等效弹模取为混凝土块体弹模的80% ，如无试验参数，横缝抗拉强度取块体抗拉强度的0～30％
9
施工工程的模拟
坝基地应力的模拟
构造应力强烈：采用实测资料进行地应力反演
无构造应力：近似施加自重荷载模拟
硕士研究生课程
有限单元法在水工结构分析中的应用
——高坝结构分析的有限元法
1
主要讲授内容
1 重力坝应力与稳定分析 2 拱坝的应力与稳定分析 3 土石坝的应力与稳定分析 4 地下洞室的应力与稳定分析
2
计算目的
校核坝体的应力校核坝基坝肩稳定为孔口配筋提供依据论证拱坝体形的合理性论证坝肩坝基加固措施的可行性

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摘要：以某拱坝为例，研究了有限元单元类型、网格数量、自由度数量与能量误差之间的关系。通过比较多种网格剖分方案的计算结果表明，采用高阶单元，拱厚方向采用四层单元，拱向、向的网格单元长比、将梁单元高比控制在００左右划分有限元网格，．５可得到基本稳定的应力结果，用于指导工程计算，也为建立正确合理的拱坝有限元模型提供有效的参考依据。
２Ｔｈ４ＥｎｎｅｉｇＢｕｅ．ｅ１ｇｉｅｒｎｒａｕ．，ｄ，ｎｈｄｒ，ｕｍｉｇ５０１，ｋｉａ；ＬｔＳｉｏｙｏＫｎｎ６０４Ｃｎ
３ＰｅｌｖｒＨｙａｕｉｓａｒｈＩｔｔｔＧｕｎｈｕ５０６，ａ）．ａｒｅｄｒｌｃＲｅｅｃｎｓｉｕｅ，ａｇｚｏＣｋｉＲｉ１１１ｎＡｂｔａｔｓｒｃ：Ｔａｎｎａｃａａｈｘｍｐｅｔｉｔｄｘｍｉｅｈｅａｉｎｈｐｔｅｎｒｙｅｒｒａｏｒｏｈｌｍｅｔ，ｓｍｋｉｇａｒｈｄｍｓｔｅｅａｌ，ｈｓｓｕｙｅａｎｄｔｅｒｌｔｏｓｉｓｂｅｗｅｎｅｅｇｒｏｎｄｆｍｆｔｅｅｅｎｓｍｅｈｎｕｂｔｎｄｔｅｎｕｅｆｄｇｅｓｏｒｅｏＴｈｏａｉｏｔｅｈａｃｌｔｄｒｓｔｆａｖｒｅｙｏｅｈｇｎｒｔｎｐｏｒｍｓｓｏｄｔａｅｓａｈｍｂｒｏｅｒｅｆｅｄｍ．ｅｃｍｐｒｓｎｂｅｗｅｎｔｅｃｌｕａｅｅｕｌｓｏａｉｔｆｓｅｅａｉｒｇａｈｗｅｈｔｆｍｏ
ＺｈｏｙｎＳＺｉｉ。ＥｉｕＬＵｈａｇｔｎＯＵＣａ—ｉｇ，Ｕｈ— ｎＺＮＧＨａｎ，ＩＺｕｎ —ａ。ａｒ￣ｉ
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第９卷
第１期
ＶｏＪＮｏ１ｌ９．
Ｆｅ．２１ｂＯ１
２１年２月０１
ｄｉ１３２／．２１０１００７ｏ：０．７４ＳＰＪ１０２１．１４
拱坝有限元分析网格剖分方案研究
邹超英苏志敏曾海军刘壮添。，，，
（．明理工大学电力工程学院，明６０５；１昆昆５０１２中国水利水电第十四工程局有限公司，明６０４；．江水利委员会珠江水利科学研究院，州５０１）．昆５０１３珠广１６１
Ｋｅｒｓａｃａ；ｉｉｅｅｅｎｔｙｗｏｄ：ｒｈｄｍｆｔｌｍｅ；ｍｅｈｎｎｍｂｒｏｇｅｓｏｒｅｏｎｓｉｇ；ｕｅｆｄｅｒｅｆｆｅｄ限单元有
ｔｅｓａｌｔｅｓｄｓｒｂｔｏａｅｏｔｉｅｈｔｂｅｓｒｓｉｔｉｕｉｎｃｎｂｂａｎｄｗｈｅｄｐｉｇｏｄｒｅｅｎ，ｌｍｅｔｎｒｄａｉｅｔｏｔｅｅｅｎｓｏｒｈｄｒｃｉｆａｄｂａｎａｏｔｎｒｅｌｍｅｔ４ｅｅｎｓｉａｉＩｒｃｉｎ．ｈｌｍｅｔｆａｃｉｅｔＪ：ｎｅｍｄｄｒｃｉｎｃｎｒｌｔｈｅｅｅｅｔｌｎｔａｉｎｈｌｍｅｔｈｇａｉｅｐｃｉｅｙａｏｔ００．ｔｃｎｂｓｄｆｎｉｅｉｇｃｌｕａｏｓａｄｉｅｔｏｏｔｏｓｗｉｈｔｌｍｎｅｇｈｒｔｏａｄｔｅｅｅｎｉｈｒｔｏｒｓｅｔｌｂｕ．５Ｉａｅｕｅｏｒｅｇｎｅｒｎａｃｌｔｎｎｖｉ
关键词：坝；限元；格剖分；拱有网自由度数量
中图分类号：Ｖ６２４Ｔ４．文献标识码：Ａ文章编号：６２１８（０１０ —０７０１７—６３２１）１０４ —３
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