research centers


Search results: Found 3

Listing 1 - 3 of 3
Sort by

Article
Coupled Finite Element Analysis of A Dam-Reservoir System Under Dynamic Loading

Authors: Rafi’ Mahmoud Sulaiman Al-Nu’ aimi --- Akram Younis Thannon Al-Sa’aty --- Omar al-Farouk Salem Al-Damluji
Journal: Journal of Engineering مجلة الهندسة ISSN: 17264073 25203339 Year: 2008 Volume: 14 Issue: 2 Pages: 2458-2480
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

This investigation presents a coupled analysis of a dam-reservoir problem which includes all aspects of fluid-structure interaction (class I coupling) and soil-pore fluid–structure interaction (class II coupling) under earthquake excitations using the finite element method. The analysis involves the compressibility of water, the flexibility of the dam, the earthquake excitation, the structural damping and the material nonlinearity on the response. An efficient computer program in FORTRAN is developed for this analysis from the original computer code named MIXDYN. The new software for predicting and analyzing the coupled behaviour is established using the pressure formulation for modelling of fluid and the u-p formulation for modelling of soil-pore fluid behaviours. Also, the program prepared is provided with post-processing routines to plot the original and deformed meshes of the problem. A staggered partitioned solution technique for coupled field problems is implemented and used in the computer code. This scheme is incorporated in terms of sequential execution of single-field analyzers. The Drucker Prager model is used to simulate the behaviour of the soil and concrete. Implicit-Implicit Newmark’s scheme with a predictor-corrector algorithm is employed for time integration of the equations of motion. The capability and efficiency of the model are found to be very useful when applied on a dam-reservoir system.

يقدم هذا البحث تحليلاَ مزدوجاَ لمسألة سد مع خزان و الذي يتضمن كافة اوجه التفاعل المتبادل مابين المائع و المادة الصلبة (ازدواج من الصنف الاول) فضلاَ عن تفاعل متبادل ما بين التربة و مائع المسام و المادة الصلبة (ازدواج من الصنف الثاني) تحت تأثيرات هزة ارضية باستخدام طريقة العناصر المحددة. يتضمن التحليل انضغاطية الماء و قابلية تكيف السد و الهزة الارضية و الاخماد الانشائي و لا خطية المادة من خلال تأثيرها على الاستجابة.لقد تم تطوير برتامج حاسوبي باستخدام لغة فورتران خاصة بهذا التحليل من برنامج MIXDYN الحاسوبي. لقد تم التحقق من البرامجيات المستحدثة من خلال توقع و تحليل التصرف المزدوج باستخدام معادلة الضغط لتمثيل المائع و معادلة u-p لتمثيل التربة مع مائع المسام. لقد تم تحضير خوارزميات ما بعد المعالجة لرسم التقسيمات الاصلية و ما بعد التشوه للمسألة.لقد تم تضمين و استخدام طريقة حل التقسيم المتعرج لحل مسائل الوسط المزدوج في البرنامج الحاسوبي المطور. لقد تم اضافة هذه الطريقة بدلالة التنفيذ المتناوب لتحليلات الاوساط المنفردة. لقد تم استخدام طريقة دروكر بريكر لتمثيل تصرف التربة و الخرسانة. كما تم استخدام طريقة نيومارك الضمنية – الضمنية مع خوارزمية التوقع– التصحيح للتكامل الزمني لمعادلات الحركة. لقد وجد ان امكانية و كفاءة النموذج عالية جداَ عند تطبيقها على نظام سد مع خزان.


Article
Nonlinear Coupled Finite Element Analysis of A Dam-Reserviour Under Dynamic Loading
التحليل اللاخطي المزدوج لخزان سدتحت تأثير حمل حركي بطريقة العناصر المحدده

Loading...
Loading...
Abstract

ABSTRACTThis research presents a nonlinear coupled analysis of a dam-reserviour problem with aspects of class I coupling for fluid-structure interaction and class II coupling for soil-pore fluid–structure interaction under earthquake excitations using finite element method. The analysis involves the compressibility of water, the flexibility of the dam, the earthquake excitation, the structural damping and the material nonlinearity on the response. An efficient computer program is developed for this analysis from the original computer code named as MIXDYN. The new software for analyzing the coupled behaviour is established using the pressure formulation for modelling of fluid and the u-p formulation for modelling of soil-pore fluid. Two differenent schemes for coupled field problems are implemented in the new computer code using the staggered partitioned solution technique in terms of sequential execution of single-field analyzers .Eight-nodded two-dimensional isoparametric element is adopted for idealization each of soil, fluid and structure. The Drucker Prager model is used to simulate the behavior of soil and concrete. Implicit-Implicit Newmark’s scheme with corrector predictor algorithm is employed for time integration of the equations of motion. The capability and the efficiency of the model are found to be very useful.

الخلاصـةيقدم هذا البحث التحليل اللاخطي لخزان سد ذي تداخل مزدوج من النوع الأول بين الماء والمنشأ والثاني بين التربة والماء والمنشأ تحت تأثير الأحمال الديناميكية مثل الهزات الأرضية بإستخدام طريقة العناصر المحددة. التحليل شمل كلاً من إنضغاطية الماء, مرونة السد, تأثير الهزة ألأرضية, إخماد المنشأ والخواص اللاخطية للتربة والماء والمنشأ على سلوكية السد. تم تطوير برنامح حاسبة المعروف (MIXDYN) وذلك باضافة إشتقاقات صيغة (p) لتمثيل ضغط الماء الحر في المسائل ذات التداخل المزدوج بين الماء والمنشأ من النوع الأول وإشتقاقات صيغة (u-p) لحساب الإزاحات للدقائق الصلبة ومقدار ضغط المسام في المسائل ذات التداخل المزدوج بين الماء والتربة من النوع الثاني. البرنامج إحتوى على أُسلوبين مختلفين لحل المسائل ذات التصرف المزدوج بشكل متعاقب إعتماداً على طريقة الحل المتعرج ((Staggered Solution Method. الأسلوب الأول : قادر على حل معادلات التوازن غير الخطية من الدرجة الثانية الخاصة بالماء والمنشأ. أما الأسلوب الثاني فهو قادر على حل المعادلات التفاضلية من الدرجة الأولى الخاصة بالتربة ومن الدرجة الثانية الخاصة بالمنشأ. تم إعتماد العنصر المحدد الثنائي البعد ذو الثمانية عقد في تمثيل كل من التربة والماء والمنشأ. وتم إستعمال (Drucker Prager Model) لتمثيل سلوك كل من التربة والكونكريت. كما تم إعتماد طريقة نيومارك للتكامل الضمني (Newmark Implicit-Implicit Scheme for Time Integration) وبأسلوب الحل المتعرج في إجراء التكاملات على المعادلات الحركية. قورنت النتائج المستحُصلة مع النتائج المتوفرة وكان التوافق جيداً حيث أظهرت النتائج أهمية وكفاءة الموديل وإمكانية تطبيقه على مديات أوسع في مجالات التداخل المزدوج الأخرى.


Article
Seismic Analyses of an Earth Dam Using the Boundary Surface Plasticity Model

Author: Omar al-Farouk Salem Al-Damluji
Journal: Journal of Engineering مجلة الهندسة ISSN: 17264073 25203339 Year: 2005 Volume: 11 Issue: 3 Pages: 581-600
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

This investigation presents coupled analysis of an earth dam problem including all aspects of fluid-structure interaction (class I coupling) and soil-pore fluid-structure interaction (class II coupling) under earthquake excitations using the finite element method and its comparison with the coupled one. New software for predicting and analyzing coupled behavior is established using the pressure formulation for modeling of the fluid and the u-p formulation for modeling of the soil-pore fluid. The staggered partitioned solution technique for coupled field problems is implemented and used in the computer code. This scheme is incorporated in terms of a sequential execution for single-field analyzers. The bounding surface plasticity model is used as a constitutive relationship for modeling the clay core of a dam made up of Boston blue clay first and Baghdad brown silty clay later. The general theoretical farme work of the model and its numerical implementation with emphasis on isotropic cohesive soils are given. Also, the input material parameters are identified and the tests required for determining these parameter s are clarified on Baghdad brown silty clay. Implicit-Implicit Newmark’s numerical integration of the equations of motion.The results show that the bounding surface plasticity model can give a logical impression for the behavior of clayey soils under dynamic loads. Also, the earthquake design of structures generally and dams in particullr, must take into account various interactions between the foundation, the structure and the water in the reservoir in addition to site effects. Amplifications due to stratification and dephasing (response lag) in the foundations of structures should also be considered.

يتطرق هذا البحث الى اجراء تحليل مزدوج لمسألة سد ترابي متضمنا كافة جوانب التفاعل المتبادل بين المائع والمنشأ (ازدواج من الصنف الاول) فضلا عن تفاعل متبادل بين التربة ومائع المسام والمنشأ (ازدواج من الصنف الثاني) تحت هزة ارضية باستخدام طريقة العناصر المحددة. لقد تم استخدام برامجيات مطورة تتوقع وتحلل التصرف المزدوج بالاعتماد على معادلة الضغط لنمذجة المائع ومعادلة الازاحة – الضغط لنمذجة مائع مسام التربة . لقد تم استخدام طريقة حل التقسيم المتعرج لمسائل المجال المزدوج . كما تم استخدام نموذج لدونة السطح المحيطي كعلاقة تكوينية تمثل تصريف اللب الطيني للسد باستخدام تربة طين بوسطن الازرق و تربة طين غرين بغداد البني . لقد تم ادراج الهيكل النظري العام للنموذج مع التأكيد على الترب المتماسكة المتماثلة . كما تم تحديد الفحوص الحقلية والمختبرية لتربة طين غرين بغداد البني وادراج النتائج المستحصلة عنها ولقد تم استخدام طريقة تكامل نيومارك العددية الضمنية مع خوارزمية التصليح/ التوقع لاجراء عملية التكامل الزمني لمعادلات الحركة.تبين النتائج امكانية اعطاء نموذج لدونة السطح المحيطي نظرة منطقية لتوقع تصريف الترب الطينية تحت احمال حركية . كما يجب ان تأخذ تصاميم الهزات الارضية بنظر الاعتبار التفاعلات المتبادلة بين الاساس والمنشأ الترابي وماء خزان السد اضافة الى التأثيرات الموقعية.

Listing 1 - 3 of 3
Sort by
Narrow your search

Resource type

article (3)


Language

English (2)


Year
From To Submit

2011 (1)

2008 (1)

2005 (1)