一种夯土包砖城墙遗址的安全性分析方法

本发明属于古遗址保护，涉及一种夯土包砖城墙遗址的安全性分析方法。

背景技术：

1、现存夯土包砖城墙遗址具有极高的历史、文化和艺术价值，但由于建造年代久远，在常年的风吹日晒和雨水侵蚀下，城墙遗址的建筑用料会逐渐劣化。劣化现象对城墙遗址的保存和游客观赏的安全性都产生了很大影响。针对劣化现象，文物保护工作者需要对城墙遗址进行修复和保护，并通过有限元模拟分析计算城墙遗址修复前后的稳定性以制定修复方案、评估修复结果。

2、现有技术中三维有限元分析在古遗址保护领域发挥了巨大作用。但是存在问题是：当三维模型的网格划分较小时，虽然计算精度得到了保证，但是计算量大且计算速度慢，导致耗费时间长；而当三维模型的网格划分较大时，虽然降低了时间，但精度无法保证，计算结果往往失真。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种夯土包砖城墙遗址的安全性分析方法，解决了现有技术中存在的三维模型有限元分析计算时间短和计算精度高两点要求不能兼得的问题。

2、本发明提供了一种夯土包砖城墙遗址的安全性分析方法，所述二维有限元仿真方法包括以下步骤：

3、步骤一：获取夯土包砖城墙遗址简化三维数据；

4、步骤二：依据所述三维数据建立夯土包砖城墙遗址的三维模型；

5、步骤三：简化所述夯土包砖城墙遗址的三维模型构建二维模型；

6、步骤四：根据所述二维模型进行有限元分析计算，确定夯土包砖城墙遗址的安全系数。

7、进一步，所述简化三维数据包括夯土包砖城墙遗址中土层、砖层的轮廓尺寸数据。

8、进一步，采用ansysworkbench对步骤三中所述夯土包砖城墙遗址的三维模型截取横截面进行简化处理。

9、进一步，采用ansysworkbench对步骤四中所述二维模型进行有限元分析。

10、进一步，所述ansysworkbench进行有限元分析步骤为：

11、4.1根据所述夯土包砖城墙遗址的简化三维数据建立模型，并输入其对应的建筑材料属性；

12、4.2根据模拟分析内容施加载荷或调整所述建筑材料属性的参数；

13、4.3对所述二维模型进行网格划分；

14、4.4根据划分网格进行有限元分析，得到夯土包砖城墙遗址的安全系数。

15、进一步，所述步骤4.3中二维模型划分的网格密度大于三维模型划分的网格密度。

16、进一步，所述二维模型的网格类型为四边形，所述网格尺寸为0.1m-0.5m。

17、进一步，所述建筑材料属性包括密度、弹性模量、泊松比、内磨擦角和粘聚力。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

19、本发明建立夯土包砖城墙遗址的二维模型，通过该二维模型进行有限元仿真，在网格划分较小的情况下，分析了夯土包砖城墙遗址的稳定性，在计算精度得到保证的前提下节省了计算时间。

技术特征：

1.一种夯土包砖城墙遗址的安全性分析方法，其特征在于，所述二维有限元仿真方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种夯土包砖城墙遗址的安全性分析方法，其特征在于，所述简化三维数据包括夯土包砖城墙遗址中土层、砖层的轮廓尺寸数据。

3.根据权利要求1所述的一种夯土包砖城墙遗址的安全性分析方法，其特征在于，采用ansysworkbench对步骤三中所述夯土包砖城墙遗址的三维模型截取横截面进行简化处理。

4.根据权利要求1所述的一种夯土包砖城墙遗址的安全性分析方法，其特征在于，采用ansysworkbench对步骤四中所述二维模型进行有限元分析。

5.根据权利要求4所述的一种夯土包砖城墙遗址的安全性分析方法，其特征在于，所述ansysworkbench进行有限元分析步骤为：

6.根据权利要求5所述的一种夯土包砖城墙遗址的安全性分析方法，其特征在于，所述步骤4.3中二维模型划分的网格密度大于三维模型划分的网格密度。

7.根据权利要求5所述的一种夯土包砖城墙遗址的安全性分析方法，其特征在于，所述二维模型的网格类型为四边形，所述网格尺寸为0.1m-0.5m。

8.根据权利要求5所述的一种夯土包砖城墙遗址的安全性分析方法，其特征在于，所述建筑材料属性包括密度、弹性模量、泊松比、内磨擦角和粘聚力。

技术总结
本发明属于古遗址保护技术领域，涉及一种夯土包砖城墙遗址的安全性分析方法，所述二维有限元仿真方法包括以下步骤：步骤一：获取夯土包砖城墙遗址简化三维数据；步骤二：依据所述三维数据建立夯土包砖城墙遗址的三维模型；步骤三：简化所述夯土包砖城墙遗址的三维模型构建二维模型；步骤四：根据所述二维模型进行有限元分析，确定夯土包砖城墙遗址的安全系数。本发明建立夯土包砖城墙遗址的二维模型，通过该二维模型进行有限元仿真，在网格划分较小的情况下，分析了夯土包砖城墙遗址的稳定性，在计算精度得到保证的前提下节省了计算时间。

技术研发人员：彭进业,张国旗,杨文静,钟升,赵万青,王珺,彭盛霖,魏嘉琪,汪霖
受保护的技术使用者：西北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13