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高混凝土坝抗震安全评价方法及关键技术
标 签:
高混凝土坝抗震安全评价,损伤力学,统计学,弹...
应用场景:
适用于能源、水和矿产资源、公共安全科学技术领域
所 在 地:
湖北省
成果水平:
应用阶段:
可以量产
成果属性:
原始创新
合作方式:
技术转让 独家授权 技术入股
价 格:
面议
成果详情
本项目属于能源、水和矿产资源、公共安全科学技术领域。结合当前大坝抗震的迫切需求,依托国家自然科学基金项目“混凝土细观数值模拟中的高效并行预条件技术研究”(60803039)、“高拱坝系统材料非线性动力分析理论和方法研究”(51079164)、“具有大量不规则颗粒随机分布区域的模拟方法及其在混凝土数值模拟中的应用”(11171181)、“基于不同水环境的混凝土动态性能研究”(51279092)、“高阶双渐近透射边界及其在坝-基动力相互作用中的应用”(51309143),以及水利部公益行业专项“大坝混凝土抗震动态抗力和损伤破坏机理研究”(200701004)、“混凝土坝抗震安全评价并行计算软件开发”(201201053),就筑坝混凝土材料动态率效应特性及分析理论、混凝土高坝地震响应非线性数值计算方法、混凝土大坝材料和接触非线性地震动响应的大规模并行计算技术等方面进行了探讨和研究,形成了一套科学而系统的研究成果,积累了宝贵的经验,在水利水电工程领域具有很好的推广应用价值。基于损伤力学、统计学、弹塑性理论、随机理论、有效应力与椭球覆盖原理等,构建了不同湿度条件下混凝土动态损伤模型、率相关本构模型和破坏准则、混凝土细观随机骨料模型算法与动态率型龄期模型。采用比例边界有限元子域模拟近场有限域,建立了坝基动力相互作用高阶时域算法;采用连分式展开,建立了坝基相互作用标准动力学方程;发展了矢量波动方程双渐近算法;采用虚位移原理,建立了联立求解方程的方法。采用项目成果中的多行不完全LDU分解、带门槛不完全Cholesky分解、基于因子组合的不完全分解并行化方法,开发了并行预条件子空间迭代软件包;采用MPI消息传递机制和FEPG元件化技术,构建了高坝地震响应非线性并行程序。准确把握了混凝土动态率效应特性及性能演化规律;清晰探明其动态损伤机理与破坏机制,缜密构建了动态本构理论,创新了《水工建筑物抗震设计规范》中相关内容。采用坝–基动力相互作用高阶时域算法、无限地基矢量波动方程双渐近算法,实现了人工边界的精确模拟;基于虚位移原理,给出了粘弹性边界条件与动力学方程统一的耦合形式。并行预条件子空间迭代软件包的计算效率是国外同类软件的2.7倍。基于坝体-地基的接触非线性和材料非线性、坝基远域能量逸散效应与坝体-库水动力相互作用开发了高坝地震响应并行计算程序;实现了大规模高效并行计算、大数据高效处理和复杂图形快速显示,解决了混凝土高坝抗震安全评价的计算速度和规模的瓶颈问题。经过10余年的深入研究与工程实践,在混凝土动态率效应特性及分析理论、混凝土高坝地震响应非线性数值计算方法、混凝土大坝材料和接触非线性地震动响应的大规模并行计算技术等方面取得了突破性进展。准确把握了混凝土动态特性及演化规律,清晰探明了混凝土材料的动态损伤机理与破坏机制,缜密构建了动态本构理论;实现了人工边界的精确模拟,给出了粘弹性边界条件与动力学方程统一的耦合形式;开发了高坝地震响应并行计算程序,超过了国外同类软件计算速度的2.7倍,突破了混凝土高坝抗震安全评价的计算速度和规模的瓶颈问题。项目成果已达到成熟应用的水平,可在水利水电工程领域推广应用,能在工程设计、工程管理与后期维护中发挥重要作用。项目成果已被长江勘测规划设计研究院、中国水电顾问集团中南勘测设计研究院有限公司等国内大型设计单位采纳,并应用于向家坝大坝、江坪河大坝、龙滩大坝、拉哇大坝、越南Sonla大坝、乌东德大坝、长江中下游堤防工程以及南水北调工程等重大工程,为工程建设增收节支约32000万元。无
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