一、大型钢筋混凝土压力管道分析的非线性有限元计算模型探讨（论文文献综述）
杨侗伟[1]（2020）在《钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算模型研究》文中认为钢衬钢筋混凝土管道在正常工况下,其外包混凝土通常带裂缝工作,如何构造合理的裂缝宽度计算公式以提高计算精度,一直以来都是研究人员的研究重点之一。由于现行相关规范中,针对压力管道的裂缝计算仍沿用了普通梁式混凝土构件裂缝宽度计算方法,难免导致计算结果与实测值出现较大误差。鉴于此,依托国家自然科学基金项目“水电站钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝特征及安全度水平研究”（项目编号:51508171）子课题,基于钢衬钢筋混凝土管道的特殊结构形式以及受力特征,以管道外缘裂缝宽度为切入点,结合模型试验法和有限元仿真模拟,对该类型管道的应力分布、径向位移以及开裂机理等特征进行了分析,开展裂缝宽度计算公式的改进研究以期对实际结构裂缝进行有效控制。研究成果可为国内钢衬钢筋混凝土结构裂缝控制标准修订提供参考依据。具体研究内容如下:（1）钢衬钢筋混凝土管道的受力形态和开裂行为研究。通过自制内水压力模拟加载装置以及管道所持模型,开展模型加载试验,重点对钢衬钢筋混凝土管道应力状况以及裂缝特征进行研究。在应力分布规律上,观测到管道内侧管顶处的环向应力最大,管道外侧管腰处的环向应力最大。在开裂分布规律上,逐级加载下,管道首先在管道腰部由外向内或在管顶由外向内产生径向裂缝;裂缝控制方面,不改变配筋率,采用细而密集的配筋方式可以有效降低设计内水压力下裂缝的条数。（2）钢衬钢筋混凝土管道的有限元仿真模拟研究。利用ANSYS软件,基于模型试验参数,对大尺寸管道模型进行仿真模拟,将仿真结果与模型试验结果进行比较分析,以构建合理的有限元分析模型,并验证轴对称多层圆环应力计算模型的合理性。（3）针对钢衬钢筋混凝土结构裂缝宽度计算模型的改进研究。对比分析现有压力管道裂缝宽度计算公式,结合模型试验和有限元分析成果,基于管道外缘径向位移处处不等、径向裂缝主要分布在管道外悬部分等现象,在董氏模型的基础上,提出以管道外悬部分为对象,考虑管道底部约束的裂缝宽度计算模型。并通过算例验证该模型的合理性。
万文强[2]（2020）在《重庆石柱水电站加劲环式埋地钢管抗外压计算研究与加固设计》文中研究指明在水电站工程中,压力管道作为重要的输水建筑物,对其进行安全、经济、合理设计十分重要。随着科学与技术的发展,压力管道的种类和结构形式越来越多,应用越来越广泛,其理论依据和计算方法越来越复杂,为了更好利用和确定不同型式的压力管道,需要理论上进一步研究,并提出更合理的结构优化设计和加固措施。本文以重庆石柱水电站工程实例为研究背景,紧紧围绕埋地钢管抗外压稳定性的实际问题,首先介绍石柱水电站采用的压力管道结构形式,并利用传统算法对压力管道管径、壁厚等进行初步参数设计,然后根据《水电站压力管道设计规范》和《给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程》,总结不同的压力钢管抗外压稳定的计算公式,针对现场管土作用机理和土壤变形特征,对加劲环式埋地钢管的抗外压计算公式进行修正,提出了新的计算方法,得到了改进计算公式。以此为基础提出了埋地钢管抗外压稳定两种加固措施,并分析管道径厚比、加劲环间距、土壤综合变形模量等因素对加固措施的影响。在分析不同加固方案中,以两个加劲环之间的管道为研究对象,以压力管道壁厚、加劲环间距等参数为优化变量,把加劲环与钢管共同承受外部荷载作用下不失稳作为约束条件,利用改进后抗外压承载能力计算公式进行了不同加固方案的安全性和经济性对比分析,最后利用有限元ANSYS软件,建立加劲环式埋地钢管的三维模型,对不同加固方案进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,并与改进公式的计算结果进行对比,验证了计算方法的正确性和实用性,并得到本工程最优加固措施。通过对比研究,改进后的加劲环式埋地钢管抗外压承载能力计算公式基本可靠。同时,从经济分析可以看出加劲环加固方法相对于传统增加壁厚加固方法,设计理念更加科学、经济,在保证管道结构整体质量基础上既可以提高设计效率,又具有操作简单的特点。该加固计算研究方法,可以为同类水电站加劲环式埋地压力钢管的设计提供一定的参考。
马鹏强[3]（2019）在《基于ANSYS Workbench的水电站坝后浅埋管有限元分析及优化》文中研究表明本文基于数值模拟法,以位于青海省尖扎县与化隆县的交汇处的李家峡水电站的坝后浅埋管作为研究对象,通过运用ANSYS Workbench大型有限元分析软件,建立李家峡水电站坝后浅埋管三维模型和有限元模型,对浅埋管进行静力学分析以及模态分析,分析浅埋管管身的应力、应变以及振动特性。其次结合分析得到的管身应力、应变与振动特性,以钢衬厚度、钢筋折算厚度为设计变量,以其最大等效应力、最大变形量、钢衬和钢筋总体积为目标函数建立优化设计的数学模型,对浅埋管进行响应曲面优化分析,验证改进后设计方案的可靠性,对比优化前后的工程量和造价,分析其经济性。本文的主要研究内容和结论如下:（1）介绍有限元分析法的基本概念、有限元分析法的独有特点及有限元分法的具体分析过程,分别总结概括ANSYS Workbench软件的简介、特点、分析的基本过程,以及在ANSYS Workbench软件中对应材料的选取方法和钢筋混凝土有限元模型中钢筋的三种处理方式。（2）以坝后浅埋管的具体实际情况为依据,确定了完建期工况、正常运行期工况以及校核工况三种工况,对压力管道管身进行三维非线性有限元仿真分析,并根据对计算成果——管身应力、应变云图的分析,参考不同工况下浅埋管管身每个地方的受力,得出浅埋管管身最大拉、压应力均远未超过其设计值,有较大的富余,管身较不利工况出现在校核期工况。其次对压力管道在水电站正常运行工况下进行模态分析,可知水电站在相同机组型号和开机台数工况下运行时,压力管道管径并未产生剧烈振动,压力管道2阶频率为26.2152Hz,而压力管道的固有频率为30.239Hz,固有频率大于2阶频率,虽然该压力管道不会发生共振,但是两者相离很近,故在后文优化设计中尽量提高压力管道的固有频率,但也应该远离其三阶固有频率42.516 Hz,最好在两者加权平均数左右,即把压力管道固有频率设计在34.000 Hz左右。（4）结合ANSYS Workbench数值模拟得到的管身应力值以及振动特性,对坝后浅埋管初始结构断面进行优化设计,通过比较和优化设计前后压力管道的工程量和成本,可以发现优化后的浅埋管结构是安全的,而且还可以大大降低工程量和工程造价,经济效益非常可观。
张彪[4]（2019）在《钢衬钢筋混凝土管对断层错动的适应性研究》文中指出压力钢管作为输送管线常用于引调水建筑物中,地面式压力钢管的类型主要有明钢管、钢衬钢筋混凝土管道等。目前,明钢管在过活动断裂带的管道结构中应用广泛。随着长距离引调水工程的巨型化和复杂化,输送管线的承载能力也需随之提高,这就对引水管道的设计、施工等提出了更高的要求。近年来,在地面式长距离输水管道的设计中,逐渐开始使用钢衬钢筋混凝土管道。由于长距离输水管道常穿越地质条件复杂的断裂带,断层的蠕滑与粘滑错动,地震荷载的破坏,对结构安全性产生了很大的威胁。因此研究活动断裂错动对钢衬钢筋混凝土管作用的特征,以及相应的工程布置型式是十分重要的。常规设计中,钢衬钢筋混凝土管道可以取消伸缩节,但为了适应活断层的变形,管线中仍然需要布置较多伸缩节。管道如何变形、管道与地基之间是否会出现大的滑移以及管道的开裂破坏规律这些问题均有待研究。本文基于大型三维有限元数值仿真软件ANSYS及ABAQUS,依托某输水工程,对过活动断裂地面钢衬钢筋混凝土管道适应性、管道与地基之间接触特性及外包混凝土开裂特性进行了研究。具体内容和成果包括:（1）根据基本资料,分析过活断层钢衬钢筋混凝土管道分别在蠕滑错动、粘滑错动及蠕滑与地震组合情况下的受力和位移变化规律。由于波纹管伸缩节的存在,管道对断层蠕滑错动适应良好,抗震性也较好。钢管应力满足要求,但混凝土会产生径向裂缝,需通过配筋解决。由于粘滑变形较大,断层范围内建基面剪应力较大,且主断层上波纹管发生破坏的可能性较大。两种错动模式下,管身与地基相对滑移均不大。（2）基于结构接触非线性理论,针对管道与建基面的接触特性,研究摩擦系数和粘聚力两种影响因素,对伸缩节位移和管道受力特性展开敏感分析。研究表明,管道与地基之间的接触特性主要影响管道沿管轴线方向的应力。钢管和混凝土轴向应力,建基面YX向剪应力、YZ向剪应力,伸缩节波纹管端部横向位移差、铅直向位移差,均对摩擦系数具有一定的敏感性。现有土质地基粘聚力对管道受力及伸缩节位移没有显着影响。（3）基于混凝土塑性损伤模型,对管道混凝土进行二维非线性计算,比较混凝土开裂荷载、裂缝分布情况、钢衬钢筋应力、及混凝土裂缝宽度变化规律。研究表明,当内水压力荷载较小时,混凝土不开裂,此时混凝土与钢衬、钢筋共同承载;随着内水压力的增大,当混凝土材料发生损伤并开裂后,将失去承受环向拉力的能力,该部分荷载将转移给相应部位的钢衬和钢筋承担。此外,混凝土内、外层的钢筋配置不同,混凝土的开裂时机和程度也不同,钢衬和钢筋的应力随内水压力的发展规律也有差异。
杨佳奇[5]（2019）在《加劲环式压力埋管结构优化设计研究与验算》文中指出在水利工程中,压力管道作为重要的输水建筑物,直接关系着整个水电站能否实现正常发电的功能。而压力管道的设计,往往受到地理、气象和人为等因素的限制,常需采用布置更为灵活的压力埋管。加劲环式压力埋管的结构形式和受力条件较为复杂,传统的设计往往不能将结构充分优化,同时不能兼顾安全与经济。而通过对压力埋管的优化设计,将结构尺寸进行优化,在保证安全的前提下,使材料的用量更少,实现更经济。因此,对加劲环式压力埋道结构设计的优化研究是很有必要的。本文首先介绍了压力埋管的结构设计的传统算法,并利用传统算法对某水电站加劲环式压力埋管进行初步设计,为优化设计提供对比和参考。然后以该水电站初步设计方案为基础,建立以结构可靠度指标为约束的优化设计方案。在优化设计中,把两个加劲环之间的管道作为研究对象;将压力管道管壁厚度、管内半径、加劲环间距、加劲环的厚度和高度等设计变量作为优化变量;以两加劲环中线之间的管道的体积作为目标函数;把钢管与围岩共同承受内水压力而不失稳和加劲环钢管承受外水压力也不失稳的条件作为约束条件。文中利用验算点法进行了可靠度指标的计算,利用复合形法进行了整体结构的优化,并对两种方案进行安全性和经济性对比。整个优化过程都是通过利用MATLAB软件进行编程实现的。最后利用有限元ANSYS软件,建立加劲环式压力埋管的三维模型,对初始设计方案和优化设计方案进行承受内水压力时的应力与位移分析和承受外水压力时的特征值屈曲分析和非线性屈曲分析。通过对比发现,加劲环式压力埋管的优化设计,可以在满足结构可靠度允许值且在内水压力和外水压力作用时保持结构性能均衡的情况下,达到更节约材料（比初始设计方案体积减少了10%）的目的。此外,优化设计方法还有设计简单可靠的特点,可以在很短的时间找到全局最优的方案。本文的方法和成果可以为以后的加劲环式压力埋管设计提供一定的参考。
刘鑫焱[6]（2018）在《水电站含裂缝砼压力管道结构安全性评价研究》文中进行了进一步梳理水电站的压力管道断裂破坏会造成严重的后果。针对某水电站还在服役的钢筋混凝土压力管道,其存在的由各种原因导致的裂缝,基于损伤理论进行数值模拟,基于断裂力学理论进行理论分析,对该管道的承载能力和裂缝进行安全性分析。利用大型有限元分析软件ABAQUS,对管道进行数值模拟,根据数值模拟计算结果,分析管道的安全性,为类似的管道问题提供一定的分析基础。本文的主要研究结论如下:（1）通过对该钢筋混凝土压力管道建立有限元分析模型,结合实际边界条件,运用ABAQUS6.14有限元分析软件的损伤塑性模型对该管道进行了均匀内水压力作用下的受力分析,结果表明:在均匀内水压力作用下产生的最大等效应力小于C25混凝土强度以及HPB235钢筋强度,此种工况下管道运行安全。（2）基于已有的钢衬钢筋混凝土管道的研究成果,进行了ABAQUS损伤塑性模型的验证,结果表明:计算的结果和已有研究成果基本一致,说明采用混凝土损伤塑性模型是可行的。（3）根据水击的基本理论,利用FORTRAN软件进行数值计算,得到了此管道的水击压强随时间的变化规律及具体数值。根据得到的水击压强变化规律,对管道管身及接口处进行有限元分析计算,结果表明:在水击压强作用下,管身承载力符合运行要求且不会出现裂缝;接口出现受力裂缝但仅存在于结构表面不会出现通缝,满足运行要求且安全。（4）基于有限体中有表面半椭圆片状裂缝模型,应用断裂力学对钢筋混凝土管道进行断裂强度分析,得出了计算公式,并通过理论计算与回弹实测验证该公式的适用性,结果表明:此管道符合运行要求,是安全的。（5）根据规范进行管道承载力复核计算,计算结果表明管道承载力满足运行要求,且管道安全。
陈婷[7]（2016）在《水电站浅埋式钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计研究》文中研究说明随着水利水电工程事业的发展,钢衬钢筋混凝土管道成为了许多高HD值的水电站压力管道的常用形式。这种新型的管道结构具有经济安全和施工简便等优点,被采用在国内外很多水电工程中。它被设计于混凝土大坝坝体的下游坝面,因而不会影响混凝土大坝结构的整体性,并且不影响钢管安装与坝体混凝土之间的施工。在本文中,我们描述了钢衬钢筋混凝土管道的发展情况；总结了钢衬钢筋混凝土管的设计研究结果和结构优势；分析了钢衬钢筋混凝土管道的受力特点,主要包括外包混凝土、钢衬管的应力应变分布特点和混凝土开裂趋势。本文着重于钢衬钢筋混凝土管道非线性有限元分析设计的方案讨论。以大型有限元计算软件ABAQUS为依托,以水电站中引水系统管道中的钢衬钢筋混凝土管道来作为例子,进行钢衬钢筋混凝土管道的受力状况的分析。运用混凝土材料的非线性本构关系,利用有限元理论,考虑工程的实际情况,把钢衬钢筋混凝土管道做成三维情况下的有限元模型,计算随着内水压力的增大钢衬钢筋混凝土管道的受力变化情况。将外包混凝土的厚度,钢衬管的厚度以及外包混凝土与钢衬管之间的间隙作为参数,分析钢衬钢筋混凝土管道的受力情况,从而讨论混凝土和钢衬结构的承载力、开裂状况和受力情况与之前列出的各种参数之间的联系,并分析根据之前计算得到的数据,所得到的结论可以在一定程度上指导钢衬钢筋混凝土管道的设计。
王刚,任德记,张超[8]（2011）在《黄河积石峡水电站压力管道非线性有限元分析》文中研究表明采用非线性有限元与解析法相结合,对积石峡水电站压力钢衬钢筋混凝土压力管道进行了钢衬厚度和钢筋配置设计,并分析产生裂缝的位置。计算结果表明结构设计合理、安全,满足工程要求。
朱立波[9]（2010）在《基于ANSYS的钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计研究》文中提出水电站钢衬钢筋混凝土压力管道的独特优势是钢衬与外围钢筋混凝土联合受力,同时允许在内水压作用下混凝土出现若干径向裂缝以发挥钢材强度。与压力钢管相比,在相同荷载条件下,它除了可以减薄钢衬,降低对板材加工、安装的难度并经济实用,还可降低发生事故的风险。这种管道布置在混凝土坝的下游坝面,对大坝整体结构削弱较少,又能避免坝体混凝土浇筑与钢管安装之间的施工干扰,已被国内外水电站工程设计所广泛采用。随着我国水电事业的不断发展,水电工程的规模日益庞大,水电站的压力管道的PD值也不断增大,作为水电站建筑关键性结构物,其运行安全稳定及结构形式直接关系到整个电站的安全稳定运行,关系到电站建设的投资,因此,准确地分析计算压力管道的应力状态,合理地选择钢衬厚度及外包混凝土的配筋率,具有十分重要的意义。本文在前人研究的基础上根据钢衬钢筋混凝土压力管道设计规范、结合结构模型实验成果和非线性分析理论,建立钢衬钢筋混凝土压力管道计算模型,使用先进有限元软件ANSYS对钢衬钢筋混凝土压力管道进行非线性分析,从而得到钢衬钢筋混凝土压力管道的应力分布特点和破坏机理;对钢衬钢筋混凝土压力管道的应力发展历程作了具体的分析;在保证结构安全性和混凝土开裂不超过允许值的前提下,对管道进行了优化设计。研究结果表明:1.运用ANSYS软件对水电站压力管道进行三维非线性有限元计算可以考虑混凝土与钢筋的交互作用,多轴应力状态下的材料特性,混凝土的开裂特性等因素,计算结果较经典理论分析更能反映实际。2.钢衬钢筋混凝土管道断面型式对管道的应力分布有很大影响,采用不同的计算有限元模型所得的结果可能相差很大。3.在钢衬钢筋混凝土压力管道结构优化设计中,约束条件众多,要全面考虑各种约束条件,遗漏或不恰当地规定约束条件,也会导致得不到最优解。钢材用量优化时,不能一味地追求尽量发挥钢材的作用,理论上必须同时保证由安全系数计算所得钢材折算厚度和以满足钢筋应力表达的混凝土开裂条件的钢材配置才是对结构有利的。4.结构优化时,用轴对称圆环模型进行有限元分析,可以方便地提取状态变量参数,所得结果比较可靠。经过优化,截面设计变量已最大程度的满足混凝土表面裂缝的限制要求,但考虑到方圆形模型腰部控制截面外环钢筋有可能出现较大拉应力而较早屈服,为防止最外层钢筋较早屈服,方圆形模型腰部控制截面（约-30°～35°）处还需多布置一些钢材。
姚惠惠[10]（2008）在《基于ANSYS的水电站钢衬钢筋混凝土压力管道的应力分析及优化校核设计》文中提出20世纪70年代以来,在高水头的混凝土坝后式电站中,将引水压力管道布置在下游坝面上,在设计、试验研究、施工和运行等方面取得了宝贵的经验。我国建成的东江和紧水滩两座双曲薄拱坝,其坝后厂房的引水管道率先采用了下游坝面管道的布置形式,积累了宝贵的经验。随着我国水电事业的不断发展,目前在建和拟建的高混凝土坝后式电站中,采用和研究下游坝面管的工程日益增多,管径、水头和HD值也不断增大。我国的科研人员针对这种结构的内力分析、强度计算、截面设计以及外包混凝土的开裂等方面开展了多项研究工作,提出了我国现行最具代表性的理论分析方法——“正交异性多层环拟解析法”和一种简单方法,结构力学法本文阐述了压力管道的发展状况,总结了钢衬钢筋混凝土压力管道设计研究成果和突出的结构优点,分析了钢衬钢筋混凝土压力管道的力学特征和破坏机理,主要包括:钢衬钢筋混凝土压力管道的混凝土、钢筋、钢衬数值模拟;应力应变分布特点和破坏机理。重点探讨了目前钢衬钢筋混凝土压力管道结构的计算方法和有限元非线性分析。钢衬钢筋混凝土压力管道结构的计算方法主要有理论分析法、有限单元法和模型试验法。钢衬钢筋混凝土压力管道的理论分析方法主要有结构力学方法和正交异性模型的内脱壳法。研究方法主要是根据钢衬钢筋混凝土压力管道设计原则、研究成果,结合结构模型实验成果和非线性分析理论,建立钢衬钢筋混凝土压力管道计算模型,使用先进计算软件ANSYS对钢衬钢筋混凝土压力管道进行非线性分析,计算中考虑了经典理论分析方法中不太好处理或是作了简化的因素:混凝土与钢筋的交互作用、弹塑性能、多轴应力状态下的材料特性、混凝土开裂特性和骨料咬合内锁性能等。从而得到钢衬钢筋混凝土压力管道的应力分布特点和破坏机理。对钢衬钢筋混凝土压力管道的应力发展历程作了具体的分析,并利用ANSYS的提供的优化模块,借助APDL语言对钢衬钢筋混凝土压力管道进行了优化设计校核。
二、大型钢筋混凝土压力管道分析的非线性有限元计算模型探讨（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、大型钢筋混凝土压力管道分析的非线性有限元计算模型探讨（论文提纲范文）
（1）钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 压力管道发展历程 |
| 1.2 钢衬钢筋混凝土管道概述 |
| 1.2.1 钢衬钢筋混凝土管道的特点和布置形式 |
| 1.2.2 钢衬钢筋混凝土管道的研究设计 |
| 1.3 钢衬钢筋混凝土管道的研究现状 |
| 1.4 主要研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 钢衬钢筋混凝土管道模型试验研究 |
| 2.1 钢衬钢筋混凝土管道的承载特性 |
| 2.2 试验概况 |
| 2.2.1 管道模型设计 |
| 2.2.2 试验材料 |
| 2.2.3 制作试件 |
| 2.2.4 试验加载装置 |
| 2.2.5 数据采集 |
| 2.2.6 试验步骤 |
| 2.3 模型试验结果及分析 |
| 2.3.1 模型开裂机理及裂缝分布 |
| 2.3.2 模型应力分布 |
| 2.3.3 径向位移 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于ANSYS的钢衬钢筋混凝土管道有限元分析 |
| 3.1 有限元法 |
| 3.2 ANSYS在钢衬钢筋混凝土管道有限元分析中的应用 |
| 3.3 建立钢衬钢筋混凝土管道有限元模型 |
| 3.3.1 模型参数 |
| 3.3.2 选取单元类型 |
| 3.3.3 设置材料的屈服准则 |
| 3.3.4 网格划分 |
| 3.3.5 施加边界条件和布置荷载 |
| 3.4 有限元计算结果分析 |
| 3.4.1 应力分析 |
| 3.4.2 位移分析 |
| 3.4.3 裂缝分析 |
| 3.4.4 比较方圆形模型与轴对称圆环模型有限元分析结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 方圆形管道裂缝宽度计算公式研究 |
| 4.1 现有裂缝宽度计算公式 |
| 4.1.1 前苏联钢管钢筋混凝土结构设计参考资料 |
| 4.1.2 水工混凝土结构设计规范DL/T5057-2009 |
| 4.1.3 水工混凝土结构设计规范SL191-2008 |
| 4.1.4 董哲仁的管道裂缝数学模型 |
| 4.1.5 基于变形协调基础上的平均裂缝宽度计算公式 |
| 4.2 基于董哲仁方法推导的方圆形管道裂缝宽度计算式 |
| 4.2.1 董哲仁方法的优点 |
| 4.2.2 董哲仁方法的局限性 |
| 4.2.3 董哲仁裂缝宽度计算公式改进思路 |
| 4.3 算例 |
| 4.3.1 概况 |
| 4.3.2 管壁外缘裂缝宽度计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 研究结论 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）重庆石柱水电站加劲环式埋地钢管抗外压计算研究与加固设计（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| abstract |
| 选题的依据与意义 |
| 国内外文献资料综述 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 埋地管道受力计算模型 |
| 1.4 主要研究内容及技术路线 |
| 2 管土作用与临界外压公式改进 |
| 2.1 工程概况 |
| 2.2 临界外压公式介绍 |
| 2.3 管土相互作用模型及机理 |
| 2.4 土壤变形特征 |
| 2.5 临界外压计算公式的推导 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 外压作用下埋管稳定性数值研究 |
| 3.1 有限元方法简介 |
| 3.2 有限元模型建立 |
| 3.3 加固方案屈曲分析 |
| 3.4 结果对比分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 石柱电站埋管加固方案设计及经济评价 |
| 4.1 临界外压值的影响因素对比分析 |
| 4.2 加劲环式埋地钢管加固措施 |
| 4.3 加固方法的综合评价 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录:攻读工程硕士学位期间发表的部分科研成果 |
| 致谢 |
（3）基于ANSYS Workbench的水电站坝后浅埋管有限元分析及优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 传统计算方法的发展 |
| 1.1.2 有限元的提出 |
| 1.2 研究目的与意义 |
| 1.3 坝后浅埋管结构的研究现状 |
| 1.4 坝后浅埋管结构研究存在的问题 |
| 1.5 研究的主要内容和技术路线 |
| 1.5.1 本文主要研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 第二章 有限元分析基本原理 |
| 2.1 有限元概述 |
| 2.1.1 有限元法简介 |
| 2.1.2 有限元法的特点 |
| 2.1.3 有限元的分析过程 |
| 2.2 ANSYS Workbench有限元分析软件 |
| 2.2.1 ANSYS Workbench软件简介 |
| 2.2.2 ANSYS Workbench软件特别之处 |
| 2.2.3 ANSYS Workbench的具体运行过程 |
| 2.3 非线性有限元分析 |
| 2.4 钢筋混凝土结构的有限元模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 坝后浅埋管有限元分析 |
| 3.1 工程概况 |
| 3.1.2 工程水文、地质条件 |
| 3.1.3 工程布置 |
| 3.2 有限元模型的建立 |
| 3.2.1 建立模型 |
| 3.2.2 定义材料参数 |
| 3.2.3 网格的划分 |
| 3.2.4 约束的施加 |
| 3.3 工况及荷载的确定 |
| 3.4 非线性求解设置 |
| 3.5 结果分析 |
| 3.5.1 完建工况 |
| 3.5.2 正常运行工况 |
| 3.5.3 校核工况 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 坝后浅埋管结构模态分析 |
| 4.1 模态分析概述 |
| 4.2 模态分析理论 |
| 4.3 模态参数的识别方法 |
| 4.3.1 时域型模态参数的识别方法 |
| 4.3.2 时域型参数频域识别方法 |
| 4.4 有限元模型的建立 |
| 4.4.1 模型的建立 |
| 4.4.2 添加材料属性 |
| 4.4.3 网格划分 |
| 4.4.4 施加约束边界 |
| 4.5 非线求解设置 |
| 4.6 结果分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 坝后浅埋管结构优化设计 |
| 5.1 管道最佳经济直径的确定 |
| 5.2 数学模型的建立 |
| 5.2.1 变量表达式 |
| 5.2.2 状态表达式 |
| 5.2.3 目标表达式 |
| 5.3 ANSYS Workbench优化计算 |
| 5.4 管道优化前后对比 |
| 5.5 讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考 文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（4）钢衬钢筋混凝土管对断层错动的适应性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 研究现状及趋势 |
| 1.2.1 引调水管道对断层错动的适应性研究 |
| 1.2.2 钢衬钢筋混凝土管研究 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 有限元法基本理论 |
| 2.1 有限元法简介 |
| 2.2 线弹性有限元基本理论 |
| 2.2.1 单元刚度方程 |
| 2.2.2 总体刚度方程 |
| 2.3 混凝土开裂非线性理论 |
| 2.3.1 混凝土损伤模型 |
| 2.3.2 钢筋模型 |
| 3 钢衬钢筋混凝土管对断层错动的适应性研究 |
| 3.1 基本资料及计算模型 |
| 3.1.1 基本资料 |
| 3.1.2 计算荷载 |
| 3.1.3 计算模型 |
| 3.2 蠕滑错动下管道结构适应性分析 |
| 3.2.1 蠕滑错动对结构位移的影响 |
| 3.2.2 蠕滑错动对伸缩节的影响 |
| 3.2.3 蠕滑错动对管道应力的影响 |
| 3.2.4 蠕滑错动管道相对滑动分析 |
| 3.3 粘滑错动下管道结构适应性分析 |
| 3.3.1 粘滑错动对结构位移的影响 |
| 3.3.2 粘滑错动对伸缩节的影响 |
| 3.3.3 粘滑错动对管道应力的影响 |
| 3.3.4 粘滑错动管道相对滑动分析 |
| 3.4 蠕滑错动+地震组合情况下管道结构适应性分析 |
| 3.4.1 蠕滑错动+地震组合对伸缩节的影响 |
| 3.4.2 蠕滑错动+地震组合对管道应力的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 管道与地基相互作用敏感性分析 |
| 4.1 建基面接触特性的影响分析 |
| 4.1.1 蠕滑错动模式下管道受力特性和伸缩节位移分析 |
| 4.1.2 粘滑错动模式下管道受力特性和伸缩节位移分析 |
| 4.2 管道与地基间摩擦系数敏感性分析 |
| 4.2.1 蠕滑错动模式下管道受力特性和伸缩节位移分析 |
| 4.2.2 粘滑错动模式下管道受力特性和伸缩节位移分析 |
| 4.3 管道与地基间粘聚力敏感性分析 |
| 4.3.1 蠕滑错动模式下管道受力特性和伸缩节位移分析 |
| 4.3.2 粘滑错动模式下管道受力特性和伸缩节位移分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 钢衬钢筋混凝土管道结构非线性分析 |
| 5.1 钢衬钢筋混凝土管道非线性计算 |
| 5.1.1 计算模型 |
| 5.1.2 混凝土损伤及钢衬钢筋应力 |
| 5.1.3 钢衬和钢筋应力发展过程 |
| 5.1.4 裂缝宽度比较 |
| 5.2 钢筋配置对管道受力及裂缝宽度的影响分析 |
| 5.2.1 方案设计 |
| 5.2.2 混凝土损伤分布及发展 |
| 5.2.3 钢衬和钢筋应力发展过程 |
| 5.2.4 裂缝宽度计算 |
| 5.2.5 最终配筋方案计算 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间参加的科研项目和发表的论文 |
| 致谢 |
（5）加劲环式压力埋管结构优化设计研究与验算（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| abstract |
| 引言 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究历史与现状 |
| 1.3 埋管的特点与要解决的问题 |
| 1.4 本文的主要内容 |
| 2 埋管结构设计的传统算法 |
| 2.1 背景 |
| 2.2 埋管受内压时强度计算 |
| 2.3 埋管受外压时强度计算 |
| 2.4 初始设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 加劲环式压力埋管的优化设计 |
| 3.1 结构优化设计基本概念 |
| 3.2 加劲环式压力埋管的结构优化模型 |
| 3.3 埋管的优化分析 |
| 3.4 结构可靠指标计算 |
| 3.5 优化设计结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 结构的有限元验算 |
| 4.1 有限元法简介 |
| 4.2 受内压时钢管的应力与应变 |
| 4.3 受外压时钢管的应力与应变 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 后记 |
| 附录:攻读硕士学位期间发表的部分学术论着 |
（6）水电站含裂缝砼压力管道结构安全性评价研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 钢筋混凝土管结构特点、受力特点以及布置形式 |
| 1.4 论文的主要工作 |
| 1.5 技术路线 |
| 第二章 钢筋混凝土压力管道计算理论 |
| 2.1 计算方法 |
| 2.2 混凝土破坏理论 |
| 2.3 钢筋混凝土有限元 |
| 2.4 混凝土结构检测方法及安全性评定 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 钢筋混凝土管道承受均匀内水压力有限元分析 |
| 3.1 ABAQUS简介 |
| 3.2 ABAQUS中材料的本构关系 |
| 3.3 钢筋混凝土管道有限元模型的建立 |
| 3.4 钢筋混凝土管道承受均匀内水压力有限元计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 水击压强下钢筋混凝土管道有限元分析 |
| 4.1 水击计算理论 |
| 4.2 水击的数值解法 |
| 4.3 水击压强有限元分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 钢筋混凝土管道抗裂强度分析 |
| 5.1 抗裂强度分析 |
| 5.2 管道理论复核计算 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论及展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）水电站浅埋式钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 钢衬钢筋混凝土压力管道的研究发展 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 第二章 钢衬钢筋混凝土压力管道概述 |
| 2.1 结构特点以及布置形式 |
| 2.1.1 钢衬钢筋混凝土管道的结构特点 |
| 2.1.2 钢衬钢筋混凝土管道的布置形式 |
| 2.1.3 受力特点分析 |
| 2.2 计算方法概述 |
| 2.2.1 理论分析方法 |
| 2.2.2 模型试验方法 |
| 2.2.3 有限单元方法 |
| 2.3 ABAQUS有限元的应用 |
| 2.3.1 有限元概述 |
| 2.3.2 有限元的基本概念 |
| 2.3.3 ABAQUS有限元软件简介 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 钢筋混凝土材料非线性分析简介 |
| 3.1 混凝土的非线性本构关系 |
| 3.1.1 非线性弹性模型 |
| 3.1.2 塑性模型 |
| 3.1.3 内时模型 |
| 3.1.4 流变学模型 |
| 3.1.5 损伤力学模型 |
| 3.2 混凝土破坏理论概述 |
| 3.2.1 早期破坏理论 |
| 3.2.2 近期破坏理论 |
| 3.2.3 钢筋的数学模型 |
| 3.3 材料非线性分析的求解方法 |
| 3.4 采用ABAQUS模拟混凝土材料的受力性能 |
| 3.4.1 混凝土损伤塑性模型 |
| 3.4.2 材料参数确定过程 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 钢衬钢筋混凝土管道的设计方案研究 |
| 4.1 钢衬钢筋混凝土压力管道的截面形式 |
| 4.2 不同外包混凝土厚度的应力分析 |
| 4.2.1 计算模型参数 |
| 4.2.2 内水压力下作用分析 |
| 4.3 不同钢衬厚度的应力分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 钢衬与混凝土之间的间隙对应力分布的影响 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 不同空隙的应力分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（9）基于ANSYS的钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 钢衬钢筋混凝土压力管道概述 |
| 1.1.1 钢衬钢筋混凝土压力管道的特点 |
| 1.1.2 钢衬混凝土压力管道结构的布置形式 |
| 1.1.3 钢衬钢筋混凝土压力管道结构特点 |
| 1.2 水电站引水压力管道设计研究发展 |
| 1.3 钢衬钢筋混凝土压力管道的研究现状 |
| 1.4 本论文所做的主要工作 |
| 第二章 钢衬钢筋混凝土压力管道结构的计算方法 |
| 2.1 钢衬钢筋混凝土压力管道计算方法 |
| 2.1.1 理论分析方法 |
| 2.1.2 有限单元方法 |
| 2.1.3 模型试验方法 |
| 2.2 钢衬钢筋混凝土压力管道的理论分析方法 |
| 2.2.1 结构力学法 |
| 2.2.2 正交异性多层环拟解析法 |
| 2.2.3 组合圆环方法 |
| 2.3 现行计算方法的缺陷 |
| 第三章 钢筋混凝土材料非线性有限元分析原理 |
| 3.1 有限单元法的基本原理 |
| 3.2 混凝土与钢筋的本构关系 |
| 3.2.1 混凝土的本构关系 |
| 3.2.2 混凝土裂缝的模拟 |
| 3.2.3 钢筋的本构关系 |
| 3.2.4 钢筋与混凝土之间粘结的模拟 |
| 3.3 混凝土的破坏准则 |
| 3.3.1 混凝土破坏准则概述 |
| 3.3.2 多参数破坏准则模型 |
| 3.4 混凝土材料的数值模拟 |
| 3.4.1 破坏准则的确定 |
| 3.4.2 混凝土拉裂或压坏后的处理 |
| 3.4.3 钢筋混凝土结构有限元模型选择 |
| 3.5 有限元非线性方程组的求解 |
| 3.5.1 非线性方程组的求解方法 |
| 3.5.2 关于收敛准则 |
| 3.5.3 近似非线性求解过程 |
| 第四章 钢衬混凝土压力管道应力分析 |
| 4.1 钢衬混凝土压力管道结构概述 |
| 4.1.1 钢衬混凝土压力管道的截面形式 |
| 4.1.2 坝后背管结构全过程受力性态与破坏特征概述 |
| 4.1.3 钢衬钢筋混凝土压力管道结构极限状态及其设计方法 |
| 4.2 钢衬混凝土压力管道的设计荷载下的应力分析 |
| 4.2.1 三维非线性有限元分析 |
| 4.2.2 分析计算 |
| 4.3 管道三维非线性有限元破坏过程分析 |
| 4.3.1 管道三维非线性有限元破坏过程分析的实现方法 |
| 4.3.2 三维有限元计算结果分析 |
| 4.3.3 轴对称圆环模型与方圆形模型有限元分析结果的差异比较 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 ANSYS 有限元优化技术在压力管道中的应用 |
| 5.1 基于ANSYS 的结构优化设计概念 |
| 5.1.1 ANSYS 优化变量 |
| 5.1.2 ANSYS 优化分析的概念 |
| 5.1.3 ANSYS 优化设计过程 |
| 5.1.4 ANSYS 优化方法 |
| 5.2 钢衬钢筋混凝土压力管道结构钢筋布置优化的数学模型 |
| 5.2.1 给定参数 |
| 5.2.2 设计变量 |
| 5.2.3 目标函数 |
| 5.2.4 约束条件 |
| 5.3 钢衬钢筋混凝土压力管道结构钢筋布置优化设计 |
| 5.3.1 压力管道优化设计 |
| 5.3.2 钢材用量的优化设计 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
（10）基于ANSYS的水电站钢衬钢筋混凝土压力管道的应力分析及优化校核设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 压力管道概述 |
| 1.1.1 压力管道的发展历史 |
| 1.1.2 压力管道结构综述 |
| 1.2 水电站引水压力管道设计研究发展概述 |
| 1.3 钢衬钢筋混凝土压力管道的研究现状 |
| 1.4 本论文所做的主要工作 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 钢衬钢筋混凝土压力管道结构的计算方法 |
| 2.1 钢衬钢筋混凝土压力管道计算方法概述 |
| 2.1.1 理论分析方法 |
| 2.1.2 有限单元方法 |
| 2.1.3 模型试验方法 |
| 2.2 钢衬钢筋混凝土压力管道的理论分析方法 |
| 2.2.1 结构力学方法 |
| 2.2.2 正交异性多层环拟解析法 |
| 2.3 现行计算方法的缺陷 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 钢筋混凝土材料非线性有限元分析原理 |
| 3.1 有限单元法的基本原理 |
| 3.2 混凝土与钢筋的本构关系 |
| 3.2.1 混凝土的本构关系 |
| 3.2.2 混凝土裂缝的模拟 |
| 3.2.3 钢筋的本构关系 |
| 3.2.4 钢筋与混凝土之间粘结的模拟 |
| 3.3 混凝土的破坏准则 |
| 3.3.1 混凝土破坏准则概述 |
| 3.3.2 多参数破坏准则模型 |
| 3.4 在ANSYS中进行混凝土材料的模拟 |
| 3.4.1 破坏准则的确定 |
| 3.4.2 混凝土拉裂或压坏后的处理 |
| 3.4.3 混凝土裂缝模型 |
| 3.5 ANSYS怎样实现非线性分析 |
| 3.5.1 非线性方程组的求解方法 |
| 3.5.2 关于收敛准则 |
| 3.5.3 近似非线性求解过程 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 压力管道应力分析 |
| 4.1 钢衬混凝土压力管道结构概述 |
| 4.1.1 钢衬混凝土压力管道综述 |
| 4.1.2 钢衬混凝土压力管道结构的布置形式 |
| 4.2 明钢管压力管道的应力分析 |
| 4.2.1 建立模型 |
| 4.2.2 应力计算 |
| 4.3 钢衬混凝土压力管道的应力分析 |
| 4.3.1 非线性有限元分析 |
| 4.3.2 三维有限元计算结果分析 |
| 4.4 不同的布置形式对应力的影响的定性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 ANSYS有限元优化技术在压力管道中的应用 |
| 5.1 基于APDL的优化设计概念 |
| 5.1.1 基本要素 |
| 5.1.2 优化计算方法 |
| 5.2 基于APDL的优化设计过程 |
| 5.2.1 优化设计主要步骤 |
| 5.2.2 优化工具箱介绍 |
| 5.3 基于ANSYS的钢衬钢筋混凝土压力管道校核优化 |
| 5.3.1 压力管道优化设计概述 |
| 5.3.2 经济直径的确定 |
| 5.3.3 钢材用量的优化设计 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
四、大型钢筋混凝土压力管道分析的非线性有限元计算模型探讨（论文参考文献）
- [1]钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算模型研究[D]. 杨侗伟. 湖北工业大学, 2020(08)
- [2]重庆石柱水电站加劲环式埋地钢管抗外压计算研究与加固设计[D]. 万文强. 三峡大学, 2020(06)
- [3]基于ANSYS Workbench的水电站坝后浅埋管有限元分析及优化[D]. 马鹏强. 兰州理工大学, 2019(09)
- [4]钢衬钢筋混凝土管对断层错动的适应性研究[D]. 张彪. 武汉大学, 2019(06)
- [5]加劲环式压力埋管结构优化设计研究与验算[D]. 杨佳奇. 三峡大学, 2019(06)
- [6]水电站含裂缝砼压力管道结构安全性评价研究[D]. 刘鑫焱. 新疆农业大学, 2018(05)
- [7]水电站浅埋式钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计研究[D]. 陈婷. 昆明理工大学, 2016(02)
- [8]黄河积石峡水电站压力管道非线性有限元分析[J]. 王刚,任德记,张超. 云南水力发电, 2011(01)
- [9]基于ANSYS的钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计研究[D]. 朱立波. 太原理工大学, 2010(10)
- [10]基于ANSYS的水电站钢衬钢筋混凝土压力管道的应力分析及优化校核设计[D]. 姚惠惠. 太原理工大学, 2008(10)