月牙肋岔管参数化建模与承载性能影响因素分析

发布时间：2020-11-22 09:13

　　 压力管道是水电站输水建筑物的重要组成部分,起到将水引入水电站厂房的作用。然而在长距离的输水工程中,往往采用集中供水或分组供水的方式,此时管道的分流部位就要设置岔管。月牙肋钢岔管是分岔管结构型式中最为常用的一种,其结构受力合理,安装简单,因此在国内外大中型水电站中应用十分广泛。月牙肋岔管设计通常是根据规范公式初步拟定基本设计参数,然后结合有限元法进行结构安全校核及优化。然而,由于月牙肋岔管的体型参数对岔管承载性能间存在尚不能公式化的耦合关系,所以在结构优化设计过程中常需要反复调整其体型设计参数,并进行计算分析。为探明岔管承载性能的影响因素,并可开展高效结构设计与分析,本文开展了月牙肋岔管参数化建模与承载性能影响因素分析,主要内容包括:(1)结合规范设计计算公式,给出月牙肋岔管的初步设计和参数化建模方法,建立了基于ANSYS的月牙肋岔管三维参数化建模方法。为高效开展月牙肋岔管设计提供了便利。(2)揭示了月牙肋岔管体型参数中腰线转折角、公切球半径和肋板厚度对岔管特征点的应力和岔管极限承载力的影响规律,指出腰线转折角对岔管应力影响十分显著,给定了腰线转折角的取值建议。(3)揭示了不同应变硬化模型对月牙肋岔管极限承载力的影响,考虑材料应变硬化计算所得极限承载力更接近试验值。验证了简化计算模型可用于岔管结构极限承载力的计算分析。
【学位单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TV732.4
【部分图文】：

一１．１研究背景与意义??压力管道是水电站输水建筑物的重要组成部分，起到将水引入水电站厂房的作用。??在抽水蓄能电站和引水式水电站等长距离输水工程中，往往采用集中供水或分组供水??的方式，通过在压力钢管末端将管道分岔，形成岔管，达到铺设一条引水管道向多台??水泵或者机组输水的目的。考虑到岔管结构所受水头压力大和靠近厂房的特点，保证??其安全性和经济性显得十分重要［１］。??岔管典型的布置形式有三种：卜形、对称Ｙ形和三岔形布置，如图１－１所示。主??管沿原方向不变，只是从主管中分出一个支管，这类布置形式为卜形布置；两支岔管??沿主管轴线对称布置，这类布置形式为对称Ｙ形布置；如果根据需要，主管被分为三??个支岔管，称为三岔形布置。Ｙ形布置的水流分配对称均匀，水流损失较小，常用于??高水头电站，但当机组数较多时所需的分岔段较长。卜形布置十分灵巧简便，但水头??损失较大［２］。??

其中月牙肋岔管体型如图１－３所示，相对于其他岔管结构其最大的特点是其加强??梁结构位于岔管的内部，且因其加强梁形状似月牙，所以称为月牙形内加强肋。??ｒｒｔ％??＼?ｊ?１??ｍ?ｙ??图１－３月牙肋岔管体型示意??Ｆｉｇ．?１－３?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｒｅｓｃｅｎｔ－ｒｉｂ?ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ?ｂｒａｎｃｈ?ｐｉｐｅ??月牙肋岔管是由三梁岔管演变而来一种新型岔管类型，其取消了位于三梁岔管主??支管相交处的腰梁，并将三梁岔管的纵梁由在两支管相贯线处嵌入管体的月牙形肋板??替代，因其肋的轴线向管内移动，这样就减小了弯矩，相对于三梁岔管，月牙肋内加??强梁对材料的应用更为合理１３，４］。月牙肋岔管具有肋板结构受力合理、管壳安装制作难??［５］

学位论文?月牙肋岔管参数化延模与承载性能？影郵：：：（ｃ）无梁岔管?（ｄ）球形岔管?（ｅ）隔壁岔管??图１－２岔管结构型式??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｔｙｐｅ?ｏｆ?ｂｒａｎｃｈ?ｐｉｐｅ??牙肋岔管体型如图１－３所示，相对于其他岔管结构其最大的特点是岔管的内部，且因其加强梁形状似月牙，所以称为月牙形内加强肋
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 韩晓凤;文强;厉海元;;基于知识工程模板的月牙肋岔管参数化设计[J];水利水电技术;2015年11期

2 张建中;陈爱国;李丽丽;漆卫国;;水电站用1000MPa级高强钢焊接性技术应用研究[J];焊接技术;2015年09期

3 张伟;齐一鹤;刘姝麟;杨绿峰;;月牙肋岔管三维参数化设计方法研究[J];广西大学学报(自然科学版);2015年04期

4 张洪瑞;初宝刚;杨海红;;基于三维有限元的高水头大管径月牙肋岔管结构设计[J];水利水电技术;2015年04期

5 伍鹤皋;付山;汪洋;邵明磊;;基于CATIA的水电站月牙肋钢岔管三维参数化设计[J];武汉大学学报(工学版);2014年06期

6 周彩荣;伍鹤皋;石长征;;埋藏式月牙肋钢岔管应力控制标准的比较研究[J];水力发电;2014年04期

7 李明;刘婕;王建华;;1000MPa级别高强钢岔管模型的承载力试验研究[J];水力发电;2014年03期

8 付山;伍鹤皋;汪洋;;基于CATIA二次开发的月牙肋钢岔管辅助设计系统开发与应用[J];水力发电;2013年07期

9 张伟;张瑾;杨绿峰;刘敬敏;;考虑应变硬化的水电站压力钢管整体安全评估[J];水利水电技术;2012年12期

10 张伟;刘利文;杨绿峰;吴文龙;;含缺陷结构上限极限分析的弹性模量缩减法[J];西南交通大学学报;2012年05期

相关硕士学位论文 前3条

1 杨江琪;含局部减薄水电站压力钢管塑性失效机理和极限承载力研究[D];广西大学;2017年

2 李晓;对称Y型月牙肋钢岔管结构优化与联合承载参数化方法研究[D];华北电力大学(北京);2016年

3 罗京龙;水电站月牙肋钢岔管计算机辅助设计系统开发与研究[D];武汉大学;2005年

本文编号：2894466