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Finite Element Analysis on Underground Excavation

作 者: Ram Chandra Wagle
导 师: Deng Chang Tie
学 校: 河海大学
专 业: Hydropower Engineering
关键词: 有限单 应力和位移 地下洞室群 等参数单元 主应力线 Fortran语言 二维弹性 DIGITAL 天荒坪 复杂工程
分类号: TV314
类 型: 硕士论文
年 份: 2002年
下 载: 36次
引 用: 0次
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内容摘要


随着计算机的发展,有限单元法已经成为解决复杂工程结钩的一个非常有效工具。本文采用弹性有限单元法计算了各开挖期末洞室群围岩的应力和位移。 本文综合阐述了弹性和弹塑力学基本原理。为了进行有限元分析选用了平面四结点四边形等参数单元,作出了相应的公式推导。在此基础上用DIGITAL Visual Fortran语言编制了相应的二维弹性有限单元程序,并通过算题论证了程序的准确性。 最后,应用该程序对天荒坪抽水电站地下洞室群计算了各开挖期末应力和位移。为了应力分布作出评价用surfer 7.0软件获得了主应力线图,所得结果是合理。

全文目录


Chapter 1 Introduction  8-11
  1.1 Introduction  8
  1.2 Characteristics of underground excavation  8-9
  1.3 Objective  9-10
  1.4 Significance  10-11
Chapter 2 Modeling the Behavior of Geomaterials  11-21
  2.1 Introduction  11-12
  2.2 Elastic constitutive relation  12-13
  2.3 Elasto-plastic constitutive relation  13-16
  2.4 The yield criterion  16-19
    2.4.1 Mohr-Coulomb criterion  17-18
    2.4.2 Drucker-Prager criterion  18-19
  2.5 The Plastic flow rule  19-20
  2.6 Derivation of elasto-plastic matrix  20-21
Chapter 3 Formulation of the finite element method  21-32
  3.1 Introduction  21-22
  3.2 Formulation of stiffness matrix and load matrix  22-25
    3.2.1 Displacement  22-23
    3.2.2 Strain  23
    3.2.3 Stress  23
    3.2.4 Minimization of total potential energy  23-25
  3.3 The isoparametric element  25-28
  3.4 Formula derivations for 4-node plane isoparametric element  28-32
Chapter 4 Underground excavation  32-42
  4.1 In Situ Stress  32-33
  4.2 Estimation of in situ stress  33-35
  4.3 Stability problem of the underground opening  35-36
  4.4 Load on the underground structure  36-37
  4.5 Loosening load  37-38
  4.6 Computation of nodal forces along the excavation lining  38-42
    4.6.1 Element stress interpolation method  38-40
    4.6.2 Load displacement method  40-42
Chapter 5 Computer programming  42-47
  5.1 Program description  42-43
  5.2 The flow chart  43-45
  5.3 Illustrative example  45-47
Chapter 6 A Case study on Tianhuangping pumped storage project  47-66
  6.1 Project Introduction  47-49
  6.2 Determination of Calculation zone  49-50
  6.3 In situ stress field  50
  6.4 Parameters of surrounding rock  50-51
  6.5 Excavation sequence  51-52
  6.6 Element type  52-53
  6.7 Output results and summarization  53-66
    6.7.1 Stress results and its summarization  53-63
    6.7.2 Displacement results and its summarization  63-66
Chapter 7 Conclusion and Recommendation  66-67
  7.1 Conclusion  66
  7.2 Recommendation  66-67
References  67-68

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中图分类: > 工业技术 > 水利工程 > 水工结构 > 结构理论和计算 > 结构计算与设计
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