土石壩有限元網(wǎng)格快速生成算法及滲流分析.pdf

1、有限元法是科學(xué)研究和工程問(wèn)題的通用數(shù)值分析方法，是計(jì)算機(jī)輔助分析的重要組成部分。運(yùn)用有限元法可以模擬復(fù)雜的材料結(jié)構(gòu)、荷載關(guān)系以及邊界條件，因此，該方法廣泛地應(yīng)用于水利工程領(lǐng)域?？煽?、高效的有限元網(wǎng)格生成算法是實(shí)現(xiàn)有限元法的基礎(chǔ)和前提。本文運(yùn)用有限元法對(duì)土石壩進(jìn)行滲流分析，而運(yùn)用有限元法實(shí)現(xiàn)滲流分析的關(guān)鍵又在于建立高質(zhì)量的土石壩有限元網(wǎng)格模型。在對(duì)土石壩進(jìn)行敏感性分析、體型優(yōu)化、數(shù)值計(jì)算時(shí)所考慮的因素是不同的，需要針對(duì)各種問(wèn)題建立不同的模

2、型，而建模時(shí)間一般占據(jù)有限元分析耗時(shí)的80％左右，因此運(yùn)用傳統(tǒng)的有限元軟件建立有限元網(wǎng)格模型效率不高，需耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，嚴(yán)重影響仿真工作進(jìn)度。
　　有限元軟件建立土石壩模型時(shí)需要考慮大壩的各種因素，多數(shù)情況下還需要根據(jù)不同的設(shè)計(jì)方案建立不同的模型，對(duì)各種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選優(yōu)化；因此采用現(xiàn)有的有限元軟件前處理器建立土石壩有限元網(wǎng)格模型不利于快速仿真。針對(duì)有限元軟件前處理器建模效率不高的問(wèn)題，本文提出了一種土石壩有限元網(wǎng)格的快速生成算法，

3、并運(yùn)用Fortran語(yǔ)言將該算法予以實(shí)現(xiàn)。該算法首先將土石壩最大斷面進(jìn)行二維網(wǎng)格剖分，并將其沿壩軸線方向平推，得到土石壩初始三維網(wǎng)格；其次，將復(fù)雜的建基面簡(jiǎn)化為若干平面的組合，考慮平面組合和三維網(wǎng)格各單元的位置關(guān)系，用該平面組合對(duì)土石壩初始三維網(wǎng)格進(jìn)行切割，實(shí)現(xiàn)了考慮建基面形狀的土石壩網(wǎng)格；最后，對(duì)切割后的壩體網(wǎng)格向下方和四周進(jìn)行拉伸，得到含有均質(zhì)地基的大壩—地基有限元網(wǎng)格。通過(guò)如美工程的實(shí)例應(yīng)用，驗(yàn)證了該算法生成土石壩有限元網(wǎng)格的高效