[发明专利]模拟开挖至运行全过程的拱坝三维网格模型自动剖分方法

摘要

本发明提供一种模拟开挖至运行全过程的拱坝三维网格模型自动剖分方法，包括步骤：根据拱坝的设计资料确定拱轴中心面的x‑z平面投影图，根据该x‑z平面投影图生成拱坝的二维网格模型；根据该二维网格模型，生成拱轴中心面的三维空间面网格；根据该三维空间面网格，生成拱坝的三维空间超单元模型；对该三维空间超单元模型进行细分，生成拱坝的结构计算超单元模型；补充开挖区域的三维空间网格，生成可模拟开挖至运行全过程的拱坝三维网格模型。依本发明的方法建立的拱坝的三维网格模型，可同时模拟拱坝开挖、浇筑、运行全过程的温度应力计算，网格形态规整。依本发明的方法，大幅缩短了网格剖分时间，大幅提高了建模效率。

主权项

1.模拟开挖至运行全过程的拱坝三维网格模型自动剖分方法，其特征在于，包括步骤：S1：根据拱坝的设计资料确定拱轴中心面的x‑z平面投影图，根据该x‑z平面投影图生成拱坝的二维网格模型；S2：根据该二维网格模型，建立拱轴中心面的三维空间面网格；S3：根据该三维空间面网格，生成拱坝的三维空间超单元模型；S4：对该三维空间超单元模型进行细分，生成拱坝的结构计算超单元模型；S5：补充开挖区域的三维空间网格，生成可模拟开挖至运行全过程的拱坝三维网格模型；其中，所述步骤S3中，所述拱坝的三维空间超单元模型的节点生成方法为：1)确定坝体上下游面的节点；根据拱轴中心面的(x，z)坐标得到拱圈任意位置的厚度为：t_c＝f(x,z)         (6)根据拱轴中心面的z坐标，得到左右岸的半中心角α_l和α_r，根据拱轴中心面的三维面网格的(x_c，y_c)坐标，确定三维空间超单元模型对应左岸上游的节点坐标：其中，λ为软弱夹层出露面和水平面的交角，d为软弱夹层所在区域开挖宽度，λ和d仅在软弱夹层附近考虑；确定三维空间超单元模型对应左岸下游的节点坐标：确定三维空间超单元模型对应右岸上游的节点坐标：确定三维空间超单元模型对应右岸下游的节点坐标：2)确定坝体对应的基础节点；①设坝体沿x轴的范围为[x₀,x₁]，与基础接触处坝体的厚度为：t_cb＝f(x,z_b)              (11)其中，z_b为基础和坝体交界处的坐标；根据拱轴中心面的三维面网格的(x_c，y_c)坐标，确定三维空间超单元模型对应左岸基础上游的节点坐标：确定三维空间超单元模型对应左岸基础下游的节点坐标：确定三维空间超单元模型对应右岸基础上游的节点坐标：确定三维空间超单元模型对应右岸基础下游的节点坐标：②对于x＜x₀区域的基础，按以下方式考虑：t_cb＝f(x₀,z_b)              (16)根据拱轴中心面的三维面网格的(x_c，y_c)坐标，确定三维空间超单元模型对应左岸基础上游的节点坐标：确定三维空间超单元模型对应左岸基础下游的节点坐标：③对于x＞x₁区域的基础，按以下方式考虑：t_cb＝f(x₁,z_b)             (19)根据拱轴中心面的三维面网格的(x_c，y_c)坐标，确定三维空间超单元模型对应右岸基础上游的节点坐标：确定三维空间超单元模型对应右岸基础下游的节点坐标：按照公式(6)～(21)确定三维空间超单元模型对应上下游的节点坐标后，生成所述三维空间超单元模型。