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港口工程數值仿真技術 版權信息
- ISBN：9787030634665
- 條形碼：9787030634665 ; 978-7-03-063466-5
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
港口工程數值仿真技術 本書特色
港口工程涉及大量的土與結構相互作用問題，數值仿真作為一個非常重要的研宂手段，已經在桶式基礎防波堤、深水板樁碼頭新結構開發過程中得到廣泛應用，并隨之得到很大程度的發展。《港口工程數值仿真技術》系統闡述港口工程數值仿真技術，涉及黏土和砂土的變形特性及其數值分析、土與結構接觸的模擬技術、基于ABAQUS有限元平臺的二次開發技術，在此基礎上詳細介紹桶式基礎防波堤、箱筒型基礎防波堤、遮簾式板樁碼頭、卸荷式板樁碼頭新結構開發過程中的數值分析過程,從中可以發現數值仿真在港口工程技術創新中的作用。
港口工程數值仿真技術 內容簡介
港口工程涉及大量的土與結構相互作用問題，數值仿真作為一個非常重要的研究手段，已經在桶式基礎防波堤、深水板樁碼頭新結構開發過程中得到廣泛應用，并隨之得到很大程度的發展。本書系統闡述港口工程數值仿真技術，涉及黏土和砂土的變形特性及其數值分析、土與結構接觸的模擬技術、基于ABAQUS有限元平臺的二次開發技術，在此基礎上詳細介紹桶式基礎防波堤、箱筒型基礎防波堤、遮簾式板樁碼頭、卸荷式板樁碼頭新結構開發過程中的數值分析過程，從中可以發現數值仿真在港口工程技術創新中的作用。 本書可供土木、水利、交通、能源、建筑等相關領域的工程技術人員和相關專業的大專院校師生參考使用。
港口工程數值仿真技術 目錄
目錄
前言
第1章黏土的變形特性與本構理論 1
1.1 黏土的單向壓縮特性 1
1.2 黏土的等向壓縮特性 4
1.3 黏土的剪切變形特性 6
1.4 黏土的剪脹理論 9
1.4.1 剪脹的定義 9
1.4.2 經典的應力剪脹理論 10
1.5 薪土的劍橋模型 11
1.5.1 原始劍橋模型的流動法則 11
1.5.2 原始劍橋模型的屈服函數 13
1.5.3 原始劍橋模型的硬化規律 14
1.5.4 原始劍橋模型 14
1.5 呈修正劍橋模型 15
1.6 工程上常用的土體本構模型 16
1.6.1 鄧肯-張模型 16
1.6.2 南水模型 18
參考文獻 21
第2章砂土的變形特性與本構理論 22
2.1 砂土的壓縮特性 23
2.2 砂土的剪切特性 23
2.2.1 常規三軸壓縮條件下砂土的變形特性 23
2.2.2 多種三軸應力路徑條件下砂士的變形特性 27
2.3 砂土的各種狀態 31
2.3.1 砂土的當前狀態 31
2.3.2 土體的臨界狀態和相變狀態 32
2.4 砂土狀態參量、狀態指數和相對剪脹指數 34
2.5 砂土的剪脹理論 36
2.6 砂土的狀態相關本構模型 38
2.6.1 砂土的屈服準則 38
2.6.2 砂土的流動法則 39
2.6.3 砂土的硬化規律 39
2.6.4 砂土的狀態相關本構模型 40
2.7 砂土應力路徑的數值模擬 40
參考文獻 44
第3章土與結構的接觸模擬方法 45
3.1 接觸的基本概念 46
3.2 接觸的力學描述 47
3.3 接觸面的法向模型 48
3.4 接觸面的切向模型 48
3.5 接觸算法 49
3.6 接觸面的相互作用引 51
3.6.1 接觸面的法向行為 51
3.6.2 表面的滑動 51
3.6.3 摩擦模型 51
3.6.4 小滑動與有限滑動 52
3.7 Goodman接觸模型 52
3.8 損傷接觸面模型 53
3.8.1 損傷力學機理 54
3.8.2 損傷接觸面本構模型 55
參考文獻 58
第4章ABAQUS有限元平臺的開發應用 60
4.1 ABAQUS有限元平臺介紹 60
4.1.1 ABAQUS有限元平臺的功能 60
4.1.2 ABAQUS平臺的用戶程序接口 61
4.2 用戶材料模型子程序的開發 62
4.2.1 ABAQUS的用戶子程序 62
4.2.2 非線性問題的解法 64
4.2.3 用戶子程序的開發流程 65
4.3 土體本構模型庫的驗證 71
4.3.1 有限元計算結果的試驗驗證 71
4.3.2 計算結果穩定性分析 75
4.4 接觸面本構模型二次開發 76
4.4.1 FRIC子程序格式和變量說明 76
4.4.2 Goodman非線性彈性接觸面模型工次開發示例 78
4.4.3 損傷接觸面模型三次開發示例 80
4.4.4 損傷接觸面模型有限元試驗驗證 81
參考文獻 83
第5章桶式基礎防波堤數值模擬 84
5.1 桶式基礎防波堤結構特點 84
5.1.1 新型桶式基礎防波堤結構優點 85
5.1.2 桶式基礎防被提結構不同階段工況介紹 85
5.1.3 桶式基礎防被堤結構數值分析技術難點 86
5.2 桶式基礎防波堤設計方案介紹 86
5.3 桶式基礎防波堤數值模擬計算參數確定 90
5.3.1 地基土體彈塑性本構模型參數的確定 90
5.3.2 土體與結構彈性參數確定 92
5.3.3 土體初始側向土壓力系數的確定 93
5.3.4 接觸面摩擦系數確定 93
5.3.5 波浪壓力的確定 93
5.4 桶式基礎防波堤三維有限元框架的建立 94
5.4.1 基本假設 94
5.4.2 防波堤結構與地基的模擬 95
5.4.3 地基與下桶結構接觸的模擬 98
5.4.4 地基初始應力場的模擬 99
5.4.5 計算工況 102
5.5 有限元計算結果 103
5.5.1 波浪荷載作用下肪波堤的變形與穩定 103
5.5.2 港側吹填淤泥情況下防披堤的變形與穩定 105
5.6 桶式基礎防波堤結構與土相互作用機理分析 109
5.6.1 桶式基礎防波堤結構受力變形特性分析 109
5.6.2 不同荷載作用點對結構受力變形影響特性分析 120
5.6.3 不同基礎土體對結構受力變形特性影響分析 122
5.7 桶式基礎防波堤結構受力簡化計算 125
5.7.1 桶體所受土壓力簡化計算 125
5.7.2 桶式基礎防波堤摩擦力及端阻力簡化計算 128
5.7.3 桶式基礎防波堤結構轉動中心位置確定 132
參考文獻 133
第6章深水板樁碼頭數值模擬 134
6.1 單錨式板樁碼頭的工作機理分析 134
6.1.1 單錨式板樁碼頭方案 134
6.1.2 二維有限元數值分析模型的建立 135
6.1.3 單錨式板樁的工作機理 137
6.1.4 小結 143
6.2 遮簾式板樁碼頭的工作機理分析 144
6.2.1 遮簾式板樁碼頭方案 144
6.2.2 三維有限元數值分析模型的建立 145
6.2.3 遮簾式板樁結構的受力與變形 147
6.2.4 遮簾式與單錨式板樁結構的比較 152
6.2.5 小結 154
6.3 卸荷式板樁碼頭的工作機理分析 154
6.3.1 卸荷式板樁碼頭方案 154
6.3.2 三維有限元數值分析模型的建立 155
6.3.3 考慮卸荷效應的土壓力計算方法 157
6.3.4 卸荷承臺對前墻土壓力的影響 159
6.3.5 卸荷承臺的卸荷效應分析 162
6.3.6 小結 165
6.4 京唐港32#泊位10萬噸級遮簾式板樁碼頭數值分析 165
6.4.1 工程概況 166
6.4.2 ABAQUS有限元分析模型的建立 168
6.4.3 遮簾式板樁碼頭有限元計算結果 170
6.4.4 有限元數值分析結果與現場測試結果的比較 174
6.5 京唐港36#泊位20萬噸級卸荷式板樁碼頭數值分析 177
6.5.1 工程概況 177
6.5.2 三維有限元數值分析模型的建立 178
6.5.3 卸荷式板樁碼頭數值計算結果分析 180
6.5.4 小結 186
參考文獻 187
前言
第1章黏土的變形特性與本構理論 1
1.1 黏土的單向壓縮特性 1
1.2 黏土的等向壓縮特性 4
1.3 黏土的剪切變形特性 6
1.4 黏土的剪脹理論 9
1.4.1 剪脹的定義 9
1.4.2 經典的應力剪脹理論 10
1.5 薪土的劍橋模型 11
1.5.1 原始劍橋模型的流動法則 11
1.5.2 原始劍橋模型的屈服函數 13
1.5.3 原始劍橋模型的硬化規律 14
1.5.4 原始劍橋模型 14
1.5 呈修正劍橋模型 15
1.6 工程上常用的土體本構模型 16
1.6.1 鄧肯-張模型 16
1.6.2 南水模型 18
參考文獻 21
第2章砂土的變形特性與本構理論 22
2.1 砂土的壓縮特性 23
2.2 砂土的剪切特性 23
2.2.1 常規三軸壓縮條件下砂土的變形特性 23
2.2.2 多種三軸應力路徑條件下砂士的變形特性 27
2.3 砂土的各種狀態 31
2.3.1 砂土的當前狀態 31
2.3.2 土體的臨界狀態和相變狀態 32
2.4 砂土狀態參量、狀態指數和相對剪脹指數 34
2.5 砂土的剪脹理論 36
2.6 砂土的狀態相關本構模型 38
2.6.1 砂土的屈服準則 38
2.6.2 砂土的流動法則 39
2.6.3 砂土的硬化規律 39
2.6.4 砂土的狀態相關本構模型 40
2.7 砂土應力路徑的數值模擬 40
參考文獻 44
第3章土與結構的接觸模擬方法 45
3.1 接觸的基本概念 46
3.2 接觸的力學描述 47
3.3 接觸面的法向模型 48
3.4 接觸面的切向模型 48
3.5 接觸算法 49
3.6 接觸面的相互作用引 51
3.6.1 接觸面的法向行為 51
3.6.2 表面的滑動 51
3.6.3 摩擦模型 51
3.6.4 小滑動與有限滑動 52
3.7 Goodman接觸模型 52
3.8 損傷接觸面模型 53
3.8.1 損傷力學機理 54
3.8.2 損傷接觸面本構模型 55
參考文獻 58
第4章ABAQUS有限元平臺的開發應用 60
4.1 ABAQUS有限元平臺介紹 60
4.1.1 ABAQUS有限元平臺的功能 60
4.1.2 ABAQUS平臺的用戶程序接口 61
4.2 用戶材料模型子程序的開發 62
4.2.1 ABAQUS的用戶子程序 62
4.2.2 非線性問題的解法 64
4.2.3 用戶子程序的開發流程 65
4.3 土體本構模型庫的驗證 71
4.3.1 有限元計算結果的試驗驗證 71
4.3.2 計算結果穩定性分析 75
4.4 接觸面本構模型二次開發 76
4.4.1 FRIC子程序格式和變量說明 76
4.4.2 Goodman非線性彈性接觸面模型工次開發示例 78
4.4.3 損傷接觸面模型三次開發示例 80
4.4.4 損傷接觸面模型有限元試驗驗證 81
參考文獻 83
第5章桶式基礎防波堤數值模擬 84
5.1 桶式基礎防波堤結構特點 84
5.1.1 新型桶式基礎防波堤結構優點 85
5.1.2 桶式基礎防被提結構不同階段工況介紹 85
5.1.3 桶式基礎防被堤結構數值分析技術難點 86
5.2 桶式基礎防波堤設計方案介紹 86
5.3 桶式基礎防波堤數值模擬計算參數確定 90
5.3.1 地基土體彈塑性本構模型參數的確定 90
5.3.2 土體與結構彈性參數確定 92
5.3.3 土體初始側向土壓力系數的確定 93
5.3.4 接觸面摩擦系數確定 93
5.3.5 波浪壓力的確定 93
5.4 桶式基礎防波堤三維有限元框架的建立 94
5.4.1 基本假設 94
5.4.2 防波堤結構與地基的模擬 95
5.4.3 地基與下桶結構接觸的模擬 98
5.4.4 地基初始應力場的模擬 99
5.4.5 計算工況 102
5.5 有限元計算結果 103
5.5.1 波浪荷載作用下肪波堤的變形與穩定 103
5.5.2 港側吹填淤泥情況下防披堤的變形與穩定 105
5.6 桶式基礎防波堤結構與土相互作用機理分析 109
5.6.1 桶式基礎防波堤結構受力變形特性分析 109
5.6.2 不同荷載作用點對結構受力變形影響特性分析 120
5.6.3 不同基礎土體對結構受力變形特性影響分析 122
5.7 桶式基礎防波堤結構受力簡化計算 125
5.7.1 桶體所受土壓力簡化計算 125
5.7.2 桶式基礎防波堤摩擦力及端阻力簡化計算 128
5.7.3 桶式基礎防波堤結構轉動中心位置確定 132
參考文獻 133
第6章深水板樁碼頭數值模擬 134
6.1 單錨式板樁碼頭的工作機理分析 134
6.1.1 單錨式板樁碼頭方案 134
6.1.2 二維有限元數值分析模型的建立 135
6.1.3 單錨式板樁的工作機理 137
6.1.4 小結 143
6.2 遮簾式板樁碼頭的工作機理分析 144
6.2.1 遮簾式板樁碼頭方案 144
6.2.2 三維有限元數值分析模型的建立 145
6.2.3 遮簾式板樁結構的受力與變形 147
6.2.4 遮簾式與單錨式板樁結構的比較 152
6.2.5 小結 154
6.3 卸荷式板樁碼頭的工作機理分析 154
6.3.1 卸荷式板樁碼頭方案 154
6.3.2 三維有限元數值分析模型的建立 155
6.3.3 考慮卸荷效應的土壓力計算方法 157
6.3.4 卸荷承臺對前墻土壓力的影響 159
6.3.5 卸荷承臺的卸荷效應分析 162
6.3.6 小結 165
6.4 京唐港32#泊位10萬噸級遮簾式板樁碼頭數值分析 165
6.4.1 工程概況 166
6.4.2 ABAQUS有限元分析模型的建立 168
6.4.3 遮簾式板樁碼頭有限元計算結果 170
6.4.4 有限元數值分析結果與現場測試結果的比較 174
6.5 京唐港36#泊位20萬噸級卸荷式板樁碼頭數值分析 177
6.5.1 工程概況 177
6.5.2 三維有限元數值分析模型的建立 178
6.5.3 卸荷式板樁碼頭數值計算結果分析 180
6.5.4 小結 186
參考文獻 187
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