文章摘要
许贺,邹德高,孔宪京,刘京茂.基于SBFEM的面板坝与可压缩库水动力耦合弹塑性分析方法[J].水利学报,2018,49(11):1369-1377
基于SBFEM的面板坝与可压缩库水动力耦合弹塑性分析方法
Dynamic coupling elasto-plastic analysis method for CFRD and compressible reservoir water based on SBFEM
投稿时间:2018-06-17  
DOI:10.13243/j.cnki.slxb.20180537
中文关键词: 动水压力  可压缩库水  比例边界有限元  简化  截断频率
英文关键词: hydrodynamic pressure  compressible water  SBFEM  simplify  truncation frequency
基金项目:国家重点研发计划项目(2017YFC0404900);国家自然科学基金项目(51779034);中央高校基本科研业务费项目(DUT17ZD219)
作者单位E-mail
许贺 大连理工大学 海岸与近海工程国家重点实验室, 辽宁 大连 116024
大连理工大学 水利工程学院, 辽宁 大连 116024 
 
邹德高 大连理工大学 海岸与近海工程国家重点实验室, 辽宁 大连 116024
大连理工大学 水利工程学院, 辽宁 大连 116024 
zoudegao@dlut.edu.cn 
孔宪京 大连理工大学 海岸与近海工程国家重点实验室, 辽宁 大连 116024
大连理工大学 水利工程学院, 辽宁 大连 116024 
 
刘京茂 大连理工大学 海岸与近海工程国家重点实验室, 辽宁 大连 116024
大连理工大学 水利工程学院, 辽宁 大连 116024 
 
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中文摘要:
      采用比例边界有限元法(SBFEM)模拟库水,可将求解维数降低一维,而且可考虑库水可压缩性、库底淤沙的波能吸收效应等因素。但在时域计算前,该方法需要进行多次的动水压力频域求解以获得时域脉冲响应函数,计算量较大。本文采用SBFEM模拟坝前可压缩库水,并且将其与有限元方法(FEM)离散的面板坝(CFRD)耦合,进而建立了面板坝与可压缩库水动力耦合弹塑性分析方法;并根据坝与库水动力耦合响应的特点,对动水压力计算过程进行了简化处理,仅需确定截断频率,即可大幅度地降低动水压力频域求解的计算量,还可保证较高的计算精度。数值结果表明,面板坝越高,计算效率提高的越多,给出如下建议:当100 m>H ≥ 50 m时,取ωT=40π;当200 m>H ≥ 100 m时,取ωT=30π;当H ≥ 200 m时,取ωT=20π。
英文摘要:
      Application of the scaled boundary finite element method (SBFEM) to simulate the flow in reservoir can reduce the dimensionality of solution by one dimension,and the effect of the water compressibility and the wave energy absorption of sediments can be considered. However,before the time domain analysis, the hydrodynamic pressure needs to be solved for multiple times in the frequency domain to obtain the time domain impulse response function, which requires heavy computation. In this paper, SBFEM is used to simulate the compressible reservoir water in front of dam, and the concrete-faced rockfill dam (CFRD) is discretized by finite element method (FEM). Then the dynamic coupling elasto-plastic analysis method for CFRD and compressible reservoir is established. According to the response characteristics of the dam-reservoir dynamic coupling system, the calculation process of hydrodynamic pressure is simplified with high calculation accuracy. Only the truncation frequency ωT needs to be determined to sharply reduce the amount of calculation in the frequency domain. The results show that the higher the height of CFRD is, the more the computational efficiency is improved. The following advice is listed:100m>H ≥ 50m, ωT=40π;200m>H ≥ 100m,ωT=30π;H ≥ 200m,ωT=20π.
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