国家自然科学基金(50909048) 作品数:17 被引量:84 H指数:5 相关作者: 范庆来 郑静 栾茂田 武科 于仁斌 更多>> 相关机构: 鲁东大学 大连理工大学 河海大学 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 山东省自然科学基金 山东省高等学校科技计划项目 更多>> 相关领域: 建筑科学 天文地球 交通运输工程 水利工程 更多>>
复合加载模式下海上风机圆形浅基础亚塑性宏单元模型 被引量:4 2014年 海上风机基础不但承受着上部结构传来的竖向荷载、风浪等引起的水平荷载与弯矩,还承受着叶片等旋转机构传来的扭矩。基于亚塑性本构理论框架,引入相应的圆形浅基础广义屈服面函数及塑性势函数,构建了一个六自由度复合加载模式下砂土地基上海上风机基础宏单元模型。为了能够合理描述循环加载条件下基础的宏观力学响应,该模型将等效粒间应变概念引入到广义力与其对应位移关系中。通过对已有模型试验结果的数值模拟,在一定程度上验证了提出的宏单元模型的合理性。 范庆来 郑静关键词:海上风机 复合加载 砂土 宏单元 弧形胸墙结构水动力特性的数值模拟 被引量:3 2013年 针对笛卡尔坐标系下的VOF(volume of fluid)方法无法精确模拟复杂边界的自由表面流动问题,以连续方程和雷诺平均方程为基本控制方程,采用k-ε湍流模型来封闭方程组,修正了基于交错网格的贴体坐标系下的SIMPLE算法来迭代求解压力-速度场,修正了贴体坐标系下的界面跟踪方法,建立了基于BFC-VOF方法求解波浪对弧形胸墙结构作用的数值计算模型.对弧形胸墙结构附近的波面、流场及其所受波浪力等进行了数值模拟.研究结果表明:贴体网格模型能够精确模拟复杂边界的自由表面流动问题,模型计算的弧形胸墙迎浪面所受到的波浪力随着圆弧半径的增大而减小. 李雪艳 范庆来关键词:SIMPLE算法 波浪力 循环复合加载条件下裙板式基础下的地基承载力 2015年 为了合理考虑软黏土发生强度弱化的循环软化效应,将软黏土循环强度概念与不排水条件下邓肯-张非线性弹性关系与Mises屈服准则相结合,提出非线性弹塑性-循环强度模型。进而对于循环复合加载条件下裙板式基础的稳定性以及动静耦合现象进行有限元模拟,并与已有的模型试验及计算结果进行比较。结果表明:裙板式基础下地基所承受的峰值动荷载相对于其极限承载力有较大降低,不考虑土体屈服前非线性弹性所得到的峰值动荷载偏高。当基础所受的静荷载较小时,地基破坏主要由循环荷载引起,而当基础所受的静荷载较大时,地基破坏主要由静荷载引起。 范庆来 郑静关键词:软土地基 有限元 考虑混凝土损伤和钢筋屈服的海上单桩基础水平承载特性数值分析 被引量:7 2017年 采用三维非线性有限元方法对水平荷载作用下海上单桩基础力学响应进行了比较系统的数值分析.桩身混凝土采用弥散开裂模型,钢筋采用基于Mises屈服准则的理想弹塑性本构模型.首先对已有的基桩水平静载原位试验进行了数值模拟,计算结果与相关试验数据比较吻合.进而探讨桩周土内摩擦角、变形模量、桩体配筋率及竖向荷载水平等对海上单桩桩头水平位移与水平承载力的影响,结果表明:增大桩周土内摩擦角可有效提高桩基水平承载力.配筋率较低的单桩,其水平承载力容许值主要受桩身开裂控制,而对于配筋率较高的桩,水平承载力容许值受桩头水平位移控制.由上部结构物传递下来的竖向荷载有利于桩顶侧移的减小,但同时会增加桩身最大弯矩,最优竖向荷载水平为单桩竖向极限荷载的0.4~0.6倍. 范庆来 于仁斌 亓良关键词:单桩 水平承载力 混凝土损伤 有限元方法 V-H-T荷载空间内海上风机桶形基础破坏包络面特性分析 被引量:33 2010年 与海上采油平台的基础不同,用于海上风力发电机的吸力式桶形基础不但承受着上部结构所传来的竖向荷载V、风浪等引起的水平荷载H,还承受着叶片等旋转机构传来的扭矩T。在swipe加载方法和固定位移比加载方法的基础上,建议了荷载-位移联合搜索方法。采用该方法对于桶形基础在V-H、V-T、H-T荷载平面内以及V-H-T非共面复合加载条件下的稳定性进行了三维有限元数值分析,得到了V-H-T荷载空间内的破坏包络面。由此可根据实际的受力状态与该破坏包络面之间的相对关系,评价实际荷载状态下海上风力发电机桶形基础的稳定性。 范庆来 栾茂田关键词:海上风力发电机 桶形基础 破坏包络面 复合加载 弧形防浪墙波浪压力的数值模拟 2013年 文中在应用基于VOF(Volume of Fluid)方法的数值模型求解自由表面流动问题的基础上,建立了BFC(Body-Fitted Coordinate)系统下的数值波浪水槽模型。采用坐标变换将实际物理域上的控制方程转换到矩形计算域,并在矩形计算域内对BFC下的N-S方程进行了数值离散,采用BFC系统下的K-e湍流模型来封闭方程组;提出了基于交错网格的修正SIMPLE算法来迭代求解压力—速度场,修正了BFC系统下的VOF方法。应用本文建立的数值模型计算了弧形防浪墙结构所受的波浪压力和结构附近的波面历时曲线,并与试验结果以及笛卡尔坐标系下的结果进行了对比。弧形防浪墙结构所受波浪压力的数值计算结果与试验结果符合良好,为研究波浪与弧形防浪墙作用提供了新的手段。 刘佳林关键词:VOF方法 力矩与水平荷载作用下浅基础破坏包络面方程 2012年 为了解决力矩与水平荷载作用下浅基础破坏包络面形状在埋深较大情况下趋于复杂的问题,根据力的平移定理,针对均质和非均质地基上的浅基础,提出了一种搜寻浅基础最优荷载参考点的数值计算方法.基于该方法得到荷载参考点,联合采用swipe加载和固定位移比加载方法进行平面应变有限元分析,得到的二维破坏包络面形状比传统的基于基底中心的包络面趋于对称和简单,给出了浅基础二维破坏包络面的统一数学方程.计算结果表明,该方程能合理描述较大埋深范围内的浅基础在力矩与水平荷载的复合加载情况下的承载性能. 范庆来 郑静 许成顺关键词:浅基础 复合加载 破坏包络面 有限元方法 浅基础在水平荷载与力矩荷载作用下的承载能力 被引量:5 2010年 联合采用swipe加载模式和固定位移比加载模式,通过数值模拟,对条形浅基础在水平与力矩荷载作用下的承载性能进行了比较系统地分析,主要探讨了埋深、地基土不排水强度的各向异性对于复合加载条件下浅基础破坏包络面的影响,揭示了地基在水平和力矩荷载的不同组合条件下的失稳破坏机理。计算结果表明:当浅基础埋深与宽度之比大于0.5时,基础的破坏包络面出现比较显著的倾斜,而且不满足前人建议的包络面方程;在归一化荷载平面内,埋深对于包络面的形状有较大影响,而在给定埋深情况下,其形状与地基土强度的各向异性无关。 范庆来 栾茂田关键词:浅基础 复合加载 各向异性 破坏包络面 刚性联接裙板式基础系统的破坏包络面研究 被引量:7 2013年 对于刚性联接裙板式基础系统在竖向荷载V、水平荷载H与弯矩M复合加载条件下的稳定性进行系统的平面应变有限元分析,主要探讨基础间距与宽度之比、地基土不排水抗剪强度的非均质性对于基础系统在不同荷载平面与V-H-M三维荷载空间内的破坏包络面的影响,并与单个基础的相应包络面形状进行对比。对比结果表明,裙板式基础系统的归一化V-H包络面形状与单个基础基本一致,但V-M、H-M包络面形状则出现显著差异。根据有限元得到的裙板式基础系统在单向加载情况下的失稳破坏模式,分别给出竖向、水平及弯矩承载力系数的塑性极限分析上限解。基于计算结果,建议了刚性联接裙板式基础系统的三维破坏包络面方程,该方程可以用来估计给定间距范围内的基础系统在复合加载条件下的承载力。 范庆来 李雪艳 栾茂田关键词:破坏包络面 复合加载 非均质 砂土地基中混凝土实心方桩水平承载特性分析 被引量:1 2019年 通过大型通用有限元软件ABAQUS进行了实心方桩水平荷载特性的系统研究,采用弥散开裂模型模拟混凝土的损伤破坏行为。首先对已有方桩水平承载力原位实验进行数值模拟,计算结果与相关试验数据比较吻合。进而探讨桩周土的性质、竖向荷载、桩身配筋率等因素对实心方桩水平特性的影响。结果表明:增大竖向荷载水平使方桩桩体弯矩最大值变大,但总体上改善实心方桩的水平承载性能。增加配筋率可以明显降低桩顶的水平位移。配筋率较高时,其承载力容许值决定于桩头侧移,而配筋率较低时受到桩体裂开控制。 杨华勋 王福临 江军 张炳磊关键词:混凝土桩 水平承载力 有限元 砂土