01. 案例介紹

水壩發生地震時，由于地震慣性力突然增加，水庫大壩在內部（壩體結構本身）與外部（庫水的動水壓力）各種作用力的作用下，大壩壩體將發生變形、壩基也將產生相對位移或不同期位移。土壩可能產生的主要損壞有：裂縫、滑坡、防浪墻與混凝土建筑物的破壞等。在水庫水位較高的情況下，如果不及時搶護，短時間內就會發生潰壩，造成巨大損失。因此，掌握地震時水壩的壓力分布，對于評估水壩安全性、防止塌壩等災害的發生具有重大意義。

02. 模擬過程

常規的模擬方法是將流體壓力計算入水壩的等效質量中，同時將與水壩接觸的土地視為剛性物體，不考慮大地在地震時的位移。這樣計算方法簡單，但結果往往較實際偏差較大。在本文中，我們利用SALOME_MECA，采取邊界元與有限元耦合法，考慮流體、水壩、土地之間的相互作用，模擬地震時三者的動態變化、水壩壓力分布情況，并用實驗取得的數據對比模擬結果，可以看出新型算法的模擬曲線很好的貼合了實際曲線，也再次檢驗了SALOME_MECA強大而準確的數值模擬能力。

建模幾何示意圖

建模網格示意圖

03. 模擬結果展示

模擬結果如下圖所示，藍色為模擬曲線，紅色為實際曲線。可以看到，常規算法的曲線在4到6赫茲區間時偏差很大，而新型算法的曲線始終保持與實際曲線較好的貼合度，結果更為真實、準確。

圖一 常規算法與實際曲線對比

圖二 新型算法與實際曲線對比

將模擬的震時水壩最大承壓值（圖中紅色區域）與水壩極限承壓值相比較，即可預測地震時水壩的安全性，并為水壩的設計、改造提供理論依據。由下圖可知，使用常規算法，地震時水壩承壓值最大增加1.4兆帕，而新型算法算得只會增加0.57兆帕。因此使用常規法模擬并設計水壩時，對水壩的承壓能力要求過高，雖然保證水壩的安全性，但無疑增加了不必要的材料費用。使用結果更為準確的新型算法則可以在安全的前提下節省成本，提供更為合理的設計依據。

圖三 常規算法 地震時水壩的壓力分布

圖四 有限元法 地震時水壩的壓力分布

根據實驗結果，SALOME_MECA能夠很好地進行抗震分析。在實際使用中，它還可以處理其他多種線性、非線性問題（接觸，摩擦，斷裂力學等），用戶可以根據自身需求編寫程序，改進算法，不斷開發出新型物理模塊，從而更好地解決問題。

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