1. 研究目的与意义
结构的静力计算和动力分析是工程技术领域的重要组成部分。近数十年来，水电站、水坝、高层建筑、大跨桥梁不断的兴建，这些结构不仅承受着常规情况下的静载，还要承受着风、浪、水的冲击，机械设备的振动，甚至还有意外的地震作用，因此对结构不仅要进行静力计算，还要进行动力分析，越重要的结构，动力计算越显得重要。
20世纪以来，水工建筑物在世界各国发展迅速，规模也越来越大。如中国在建及拟建水工建筑物与已建成的相比，无论在形式上、规模上都有较大的改进和提高：土石坝的高度将从100m提高到近200m，而混凝土坝的高度则将达到250m左右；电站装机容量将达到300～400万kw甚至1000万kw以上;一些中、低水头的抽水蓄能或混合式抽水蓄能电站已开始兴建；一些大规模的引水、供水、灌溉等工程亦将相继投入实施。从全世界而言，水工建筑物的前景是向高水头、大容量、新材料、新结构等方面发展。随着施工技术不断提高和大型、高效施工机械及高速、大容量电子计算机的采用，高拱坝、高土石坝、碾压混凝土坝、深埋隧洞及大型地下建筑物等的设计和研究将会有较快的进展。此外，预制构件装配化的中小型水工建筑物的应用，以及水工建筑物监测和管理调度技术等也将随之有较大发展。
自20世纪70年代起，我国水利水电系统推广采用有限元法计算混凝土坝坝体应力，分析各种水工建筑物在不同动力荷载和静力荷载组合作用下的应力、变形和稳定等问题。实践证明有限元法计算灵活、适用范围广，对解决复杂结构与地质上大坝的基础应力及变位问题具有显著优点，亦为分析坝体内局部应力与分 布，如坝内孔洞、角缘应力集中等问题提供了简捷方法，故在混凝土坝设计规范中明确规定了对于坝内设有大的孔洞、地质条件复杂的高坝应力，除用材料力学法与拱梁分载法计算外，还应进行有限元法或结构模型 试验加以验证。在混凝土坝设计规范中还规定有限元法计算应力时以拉应力宽度作为控制标准。但是，至今有限元法仍难以以定量方式纳入混凝土坝设计规范，究其主要原因: ( a) 有限元法计算的应力受网格单元剖分的影响较大，应力解答具有不确定性，这是该法难以解决的问题。( b) 没有与该法配套的安全标准，无法判断计算结果是否安全、合理。鉴于上述主要原因，有限元法在坝工设计中受到限制。为此，需要进一步研究有限元法在水工结构应力分析中的应用，尤其是精确求解应力分布问题。
2. 研究内容和预期目标
本文采用ANSYS对某个具体拱坝分别进行静力和动力计算。首先，探讨拱坝静动力分析有限单元法的基本理论，其次，利用ANSYS建立拱坝整体分析模型，分析其在不同静载工况下的应力与位移，完成拱坝静力分析；最后，采用时程法对结构进行抗震计算分析，完成拱坝整体动力特性分析，得出合理结论。得出结果后，对以下几点进行评估：在拱坝坝体和基岩的共同作用下，所得到的计算结果是否符合一般规律；在静力荷载作用下，结构产生的位移和应力是否在正常范围以内；在地震荷载作用下，结构产生的位移和应力是否在合理范围之内；应力集中点是否安全。
3. 研究的方法与步骤
采用三维有限元方法，对某一拱坝进行静力与动力分析；首先，探讨拱坝静动力分析有限单元法的基本理论，其次，利用ansys建立拱坝整体分析模型，分析其在不同静载工况下的应力与位移，完成拱坝静力分析；最后，采用时程法对结构进行抗震计算分析，完成拱坝整体动力特性分析。
静力计算：
1：创建模型（定义单元类型，单元实常数，材料性质，几何模型）
4. 参考文献
[1] 麦家煊，水工建筑物[m]，北京：清华大学出版社，2005：1-5
[2] 王艳之，基于有限单元法的拱坝静动力分析[d]，杨凌：西北农林科技大学，2009：31-66
[3] 张壁城，水工建筑物的有限元分析[m]，北京：中国水利水电出版社，1991：209-216
5. 计划与进度安排
[1] 3月26日 - 4月1 日文献检索，提交开题报告
[2] 4月 2日 -4 月15日论文研究，提交外文翻译初稿
[3] 4月16日 -5 月27日论文研究，提交论文初稿
