【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及渡槽結構的數值模擬領域，特別是涉及一種用于渡槽結構的數值模擬方法。
技術介紹
1、渡槽特別是大型渡槽均為空間板梁結構，具有結構復雜、薄壁異形多等特征，在其內表面為水邊界，其他表面為與空氣接觸的邊界，由于水溫和氣溫在同一季節的差異，同時各表面的變形約束邊界不同，這必將導致渡槽結構產生一定的溫度應力。回顧目前國內外已建渡槽幾乎無槽不裂，溫度應力當是主要原因之一，對于渡槽等薄壁結構來說，產生的溫度應力，勢必引起渡槽混凝土表面產生微裂紋等劣化，并極易發展為貫穿裂縫，威脅渡槽的正常運行，降低渡槽的使用壽命。
2、現有的數值模擬方法一般利用當地氣象資料，結合實際初始條件和邊界條件，計算渡槽結構的二維溫度場，并與應力場進行耦合，使用上述方法對渡槽的數值進行模擬時，混凝土材料的各項參數不隨溫度等條件的變化而變化，且未考慮混凝土開裂狀態，因此，通過上述方法得到的渡槽的模擬數值的準確性較低。
技術實現思路
1、針對上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：
2、根據本申請提供的一種用于渡槽結構的數值模擬方法，所述方法包括以下步驟：
3、s100，根據渡槽結構所處區域的在預設歷史時間段內的歷史氣象數據，確定渡槽結構對應的最高溫度tmax和最低溫度tmin；
4、s200，對tmin和tmax對應的溫度區間進行均勻劃分，以得到指定溫度列表t=（t1，t2，…，ti，…，tn），i=1，2，…，n；其中，ti為對tmin和tmax對應的溫度區間進
5、s300，獲取渡槽結構對應的混凝土立方體在t中每一指定溫度下的若干預設的混凝土參數，以得到t對應的混凝土參數列表集a=（a1，a2，…，ai，…，an）；其中，ai為渡槽結構對應的混凝土立方體在ti下的混凝土參數列表；
6、s400，根據t，對渡槽結構對應的有限元模型wr進行溫度場模擬，以得到渡槽結構對應的溫度場列表b=（b1，b2，…，bp，…，bq），p=1，2，…，q；其中，bp為對wr進行溫度場模擬得到的第p個溫度場，q為對wr進行溫度場模擬得到的溫度場的數量；tbr+1-tbr=α×（tn-t1）/（n-1）；tbr為模擬得到br時渡槽結構對應的最高溫度；r=1，2，…，q-1；α為預設權重；
7、s500，獲取得到b中每一溫度場對應的加載時長，以得到b對應的加載時長列表t=（t1，t2，…，tp，…，tq）；其中，tp為得到bp對應的加載時長；
8、s600，根據t、a和t，重新對wr進行模擬，并在模擬過程中更新溫度場對應的混凝土參數，以確定渡槽結構的模擬數值。
9、進一步的，步驟s600包括以下步驟：
10、s610，獲取預設值h=1以及中間模型qr；
11、s620，獲取qr=wr；
12、s630，對qr進行模擬，設置加載的時間歷程，當加載時間達到th時，停止模擬，以得到第h初始模型wh；
13、s640，根據bh，將wh上溫度處于ti-（tn-t1）/（2×（n-1））至ti+（tn-t1）/（2×（n-1））范圍內的區域劃分為第i個子區域xi；
14、s650，將xi對應的混凝土參數設置為ai，以得到wh對應的第h目標模型uh；
15、s660，若h＜q且qr的最大拉應力小于等于渡槽結構對應的混凝土拉應力，則獲取qr=uh，以及h=h+1，進入s630；
16、s670，若h＜q且qr的最大拉應力大于渡槽結構對應的混凝土的拉應力，則選擇拉應力大于混凝土拉應力的單元，用預設平面沿著拉應力方向切割單元，使單元產生分離的兩個面，在新產生的接觸面上設置硬接觸且無摩擦接觸關系；獲取h=h+1，進入s630；
17、s680，若h=q，則停止模擬，并根據模擬結果確定渡槽結構的裂縫位置。
18、進一步的，預設的混凝土參數包括：彈性模量、楊氏剛度、泊松比、剪切模量、導熱系數、比熱容、熱膨脹系數和密度。
19、進一步的，α＜1。
20、進一步的，wr的初始參數根據渡槽結構內的水流溫度的影響范圍設定；其中，水流溫度影響范圍內的混凝土參數賦予對應溫度下的混凝土參數，非水流溫度影響范圍內的混凝土參數賦予初始條件下的混凝土參數。
21、進一步的，所述水流溫度影響范圍通過紅外熱像儀測量得到。
22、本專利技術至少具有以下有益效果：
23、本專利技術的用于渡槽結構的數值模擬方法，在只考慮溫度影響的情況下，獲取渡槽結構對應的混凝土立方體在每一指定溫度下的若干預設的混凝土參數，以得到混凝土參數列表集；根據每一指定溫度，對渡槽結構對應的有限元模型進行溫度場分析，得到渡槽結構對應的溫度場列表以及每一溫度場對應的加載時長；然后，對渡槽結構的有限元模型進行重新模擬，每加載溫度場對應的加載時長，更新溫度場對應區域的混凝土參數，從而得到渡槽結構的模擬數值；在對渡槽結構的有限元模型進行模擬的過程中，同時考慮溫度場的變化以及對應的混凝土參數的變化，使得模擬過程更加接近真實環境，進而提高渡槽結構模擬數值的準確性。
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1.一種用于渡槽結構的數值模擬方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的用于渡槽結構的數值模擬方法，其特征在于，步驟S600包括以下步驟：
3.根據權利要求1所述的用于渡槽結構的數值模擬方法，其特征在于，預設的混凝土參數包括：彈性模量、楊氏剛度、泊松比、剪切模量、導熱系數、比熱容、熱膨脹系數和密度。
4.根據權利要求1所述的用于渡槽結構的數值模擬方法，其特征在于，α＜1。
5.根據權利要求1所述的用于渡槽結構的數值模擬方法，其特征在于，WR的初始參數根據渡槽結構內的水流溫度的影響范圍設定；其中，水流溫度影響范圍內的混凝土參數賦予對應溫度下的混凝土參數，非水流溫度影響范圍內的混凝土參數賦予初始條件下的混凝土參數。
6.根據權利要求5所述的用于渡槽結構的數值模擬方法，其特征在于，所述水流溫度影響范圍通過紅外熱像儀測量得到。
【技術特征摘要】
1.一種用于渡槽結構的數值模擬方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的用于渡槽結構的數值模擬方法，其特征在于，步驟s600包括以下步驟：
3.根據權利要求1所述的用于渡槽結構的數值模擬方法，其特征在于，預設的混凝土參數包括：彈性模量、楊氏剛度、泊松比、剪切模量、導熱系數、比熱容、熱膨脹系數和密度。
4.根據權利要求1所述的用于渡槽結構的數值模...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄒晨陽，胡碧輝，彭曉晨，邱峰，李萌，陳良捷，蔡園秋，熊陽，李佳豪，
申請(專利權)人：江西省水利科學院江西省大壩安全管理中心，江西省水資源管理中心，
類型：發明
國別省市：
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