Редактирование: Идентификация параметров пороупругой среды на примере бетонной плотины
Внимание! Вы не авторизовались на сайте. Ваш IP-адрес будет публично видимым, если вы будете вносить любые правки. Если вы войдёте или создадите учётную запись, правки вместо этого будут связаны с вашим именем пользователя, а также у вас появятся другие преимущества.
Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.
Текущая версия | Ваш текст | ||
Строка 15: | Строка 15: | ||
==Обработка экспериментальных данных== | ==Обработка экспериментальных данных== | ||
− | + | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
Экспериментальные основаны на данных полученных с датчиков, расположенным в Саяно-Шушенской ГЭС. Датчики-пьезометры, измеряющие давление. Всего датчиков около 140, данные собираются с регулярностью 3-5 раза в месяц на протяжении последних 15 лет. | Экспериментальные основаны на данных полученных с датчиков, расположенным в Саяно-Шушенской ГЭС. Датчики-пьезометры, измеряющие давление. Всего датчиков около 140, данные собираются с регулярностью 3-5 раза в месяц на протяжении последних 15 лет. | ||
Обработка данных с датчиков разделяется на два этапа: корреляционный анализ, и регрессионный анализ. | Обработка данных с датчиков разделяется на два этапа: корреляционный анализ, и регрессионный анализ. | ||
+ | [[Файл:Position of sensors.jpg|200px|thumb|right|Расположения датчиков. Вид сверху]] | ||
===Корреляционный анализ=== | ===Корреляционный анализ=== | ||
− | |||
Корреляционный анализ позволяет определить зависит по набору данных зависит ли одна величина от другой. В ходе работы было выяснено, что разумнее всего исследовать зависимость показаний пьезометров от уровня воды в верхнем водохранилище - УВБ. | Корреляционный анализ позволяет определить зависит по набору данных зависит ли одна величина от другой. В ходе работы было выяснено, что разумнее всего исследовать зависимость показаний пьезометров от уровня воды в верхнем водохранилище - УВБ. | ||
Характеристикой зависимости был выбран коэффициент корреляции Спирмена. | Характеристикой зависимости был выбран коэффициент корреляции Спирмена. | ||
Строка 33: | Строка 29: | ||
Значения коэффициента Спирмена близкое по модулю к <math>1</math> говорит о том, что две величины зависят друг от друга. Значение близкое к <math>0</math> говорит о независимости величин. | Значения коэффициента Спирмена близкое по модулю к <math>1</math> говорит о том, что две величины зависят друг от друга. Значение близкое к <math>0</math> говорит о независимости величин. | ||
− | + | [[Файл:P 0.98.jpg|200px|thumb|right|Показания датчиков соответствующие p=0.98]] | |
+ | [[Файл:P0.03.jpg|200px|thumb|right|Показания датчиков соответствующие p=0.03]] | ||
+ | [[Файл:Linear regression.jpg|200px|thumb|left|Пример линейной регрессионной модели]] | ||
+ | [[Файл:Quadric regression.jpg|200px|thumb|left|Пример квадратичной регрессионной модели]] | ||
По результатам анализа был проведен отбор датчиков, которые можно считать хорошо работающими. | По результатам анализа был проведен отбор датчиков, которые можно считать хорошо работающими. | ||
Строка 74: | Строка 73: | ||
==Результаты моделирования== | ==Результаты моделирования== | ||
− | |||
− | |||
− | |||
В ходе моделирования решалась статическая задача, так же заметим что модель двумерная. | В ходе моделирования решалась статическая задача, так же заметим что модель двумерная. | ||
Моделирование происходило в трех различных постановках | Моделирование происходило в трех различных постановках | ||
Строка 87: | Строка 83: | ||
В результате моделирования полученным поля напряжений, перемещений и пьезометрического давления для всех трех постановок. | В результате моделирования полученным поля напряжений, перемещений и пьезометрического давления для всех трех постановок. | ||
+ | [[Файл:Napryageniya.jpg|200px|thumb|right|Напряжения при третьей постановке]] | ||
+ | [[Файл:Porovoe.jpg|200px|thumb|right|Пьезометрическое давление при третьей постановке]] | ||
Наиболее интересной зоной при моделировании был зона на расстоянии 1 метр от уровня земли. Эта зоня ялвляется зоной наиболее большого количества датчиков, а так же потому что она является стыком двух типов материалов - бетона и грунта. | Наиболее интересной зоной при моделировании был зона на расстоянии 1 метр от уровня земли. Эта зоня ялвляется зоной наиболее большого количества датчиков, а так же потому что она является стыком двух типов материалов - бетона и грунта. | ||
Строка 92: | Строка 90: | ||
В результате работы исследовано распределение порового давление на этой глубине вдоль оси параллельной земле. | В результате работы исследовано распределение порового давление на этой глубине вдоль оси параллельной земле. | ||
Наблюдается уменьшение давление с движением от УВБ. Так же нужно заметить, что противофильтрационная завеса создает резкое понижение порового давления. Отметим, что в удалении от стенки графики практически совпадают. | Наблюдается уменьшение давление с движением от УВБ. Так же нужно заметить, что противофильтрационная завеса создает резкое понижение порового давления. Отметим, что в удалении от стенки графики практически совпадают. | ||
+ | [[Файл:Diff postanovki.jpg|200px|thumb|right|]] | ||
+ | ==Сравнение результатов модели с результатами эксперимента== | ||
− | |||
===Анализ датчиков, расположенных на одинаковом расстоянии от центра кривизны плотины=== | ===Анализ датчиков, расположенных на одинаковом расстоянии от центра кривизны плотины=== | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
==Выводы== | ==Выводы== | ||
В ходе работы были решены сразу несколько задач: | В ходе работы были решены сразу несколько задач: | ||
− | |||
1) Обработаны экспериментальные данные датчиков в плотине. Реализована схема отсеивания датчиков показывающие неразумные значения. А на показаниях хорошо работающих датчиков построены модели зависимостей порового давления от уровня УВБ. | 1) Обработаны экспериментальные данные датчиков в плотине. Реализована схема отсеивания датчиков показывающие неразумные значения. А на показаниях хорошо работающих датчиков построены модели зависимостей порового давления от уровня УВБ. | ||
− | |||
2) Реализована модель пороупругого материала для бетона в вычислительном пакете SIMULIA ABAQUS. Получены результаты для различных постановок задачи. Проведено сравнение результатов от постановки задачи. Исследована зависимость порового давления от УВБ. | 2) Реализована модель пороупругого материала для бетона в вычислительном пакете SIMULIA ABAQUS. Получены результаты для различных постановок задачи. Проведено сравнение результатов от постановки задачи. Исследована зависимость порового давления от УВБ. | ||
− | |||
3) Исследовано влияние угловой координаты на показания датчиков. Определено, что на показания влияет лишь высота расположения датчика и расстояние до центра кривизны плотины. | 3) Исследовано влияние угловой координаты на показания датчиков. Определено, что на показания влияет лишь высота расположения датчика и расстояние до центра кривизны плотины. | ||
+ | 4) Проведено сравнение исследуемой модели и экспериментальных данных для 33 секции плотины. | ||
− | |||
По результатам данной работы можно сделать несколько выводов. | По результатам данной работы можно сделать несколько выводов. | ||
− | |||
Во-первых, для сравнения результатов моделирования и реального материала в исследуемой плотине находится недостаточное количество датчиков. Так же возникает проблема, что находящиеся в плотине датчики расположены группами, но не по всему телу плотины, а лишь в определённых областях. Отсюда возникает затруднения при анализе эксперимента и сравнении его с результатами моделирования, так что делать каких-то уверенных выводов нельзя. Для полной уверенности нужно либо больше датчиков, либо сравнение моделирования и эксперимента нужно проводить по показаниям других групп датчиков, например, расходометрам, наклономеров, деформометров. Кроме того, можно пользоваться лабораторным экспериментом, выполненным с керном, изъятым из тела плотины, и моделированием этого лабораторного эксперимента. Это одно из направлений дальнейшего исследования. | Во-первых, для сравнения результатов моделирования и реального материала в исследуемой плотине находится недостаточное количество датчиков. Так же возникает проблема, что находящиеся в плотине датчики расположены группами, но не по всему телу плотины, а лишь в определённых областях. Отсюда возникает затруднения при анализе эксперимента и сравнении его с результатами моделирования, так что делать каких-то уверенных выводов нельзя. Для полной уверенности нужно либо больше датчиков, либо сравнение моделирования и эксперимента нужно проводить по показаниям других групп датчиков, например, расходометрам, наклономеров, деформометров. Кроме того, можно пользоваться лабораторным экспериментом, выполненным с керном, изъятым из тела плотины, и моделированием этого лабораторного эксперимента. Это одно из направлений дальнейшего исследования. | ||
− | |||
Во-вторых, данная модель согласуется с экспериментом. Особенно хорошо, она описывает область вблизи противофильтрационной завесы плотины. Здесь наблюдается количественное и качественное совпадение. Но имеются расхождения в отдалении от нее. | Во-вторых, данная модель согласуется с экспериментом. Особенно хорошо, она описывает область вблизи противофильтрационной завесы плотины. Здесь наблюдается количественное и качественное совпадение. Но имеются расхождения в отдалении от нее. | ||
Одним из вариантов доработки модели является более точное описание материала бетона. Например, замена постоянной пористости, на некую функции зависящую от различных параметров: координаты, напряжения, температуры и так далее. | Одним из вариантов доработки модели является более точное описание материала бетона. Например, замена постоянной пористости, на некую функции зависящую от различных параметров: координаты, напряжения, температуры и так далее. | ||
Строка 126: | Строка 116: | ||
*'''[[Медиа:PosterPoBakalavrskoiLapinR.pdf|Плакат(pdf)]]''' | *'''[[Медиа:PosterPoBakalavrskoiLapinR.pdf|Плакат(pdf)]]''' | ||
− | == | + | ==Список используемой литературы== |
− | + | 1. К.С. Басниев, А.М. Власов, И.Н. Кочина, В.М. Максимов. Подземная гидравлика. Учебник для ВУЗов – 1986г. 306 с. | |
− | + | 2. J.F. Shao, Y. Jia, D. Kondo, A.S. Chiarelli. A coupled elastoplastic damage model for semi-brittle materials and extension to unsaturated conditions – 2004г. | |
− | + | 3. М.Н.Ваучский, Ю.В.Добрица, А.П.Смирнов О.И.Канинский К вопросу о фильтрационных характеристиках бетона – 1998г. | |
− | + | 4. Н.А. Вульфович, Л.А. Гордон, Н.И. Стефаненко. Арочно-гравитационная плотина Саяно – Шушенской ГЭС. Оценка технического состояния по данным натурных наблюдений – 2012г. | |
− | + | 5. Е.Л. Косарев. Методы обработки экспериментальных данных – М.: ФИЗМАЛИТ – 2008, 208 с. | |
− | + | 6. Айвазян С.А., Мхитарян В.С. Теория вероятностей и прикладная статистика – М.: ЮНИТИ-ЛАНА – 2001г. 656 с. | |
− | + | 7. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: В 2-х кн. Кн. 1 / Пер. с англ. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Финансы и статистика, 1986г.– 366 с. | |
− | + | 8. M. A. Blot General Theory of Three-Dimensional Consolidation – 1940 г. | |
− | + | 9. Alan W. Bishop. The principle of the effective stress – 1960г. | |
− | + | 10. Clayton, C.R.I., Steinhagen, Muller, Steinhagin, H.M., Powrie, W., Terzaghi, K. and Skempton, A.W. Terzaghi's theory of consolidation and the discovery of effective stress. (Compiled from the work of K. Trzaghi and A.W. Skempton). Proceedings of the ICE - Geotechnical Engineering, 113, (4) – 1995г., 191-205. | |
− | + | 11. Simulia Abaqus Theory Manual 6.11 – 2011г. | |
− | + | 12. Г. Стренг, Дж. Фикс - Теория метода конечных элементов – 1973 г. |