基于ANSYS Workbench的水电站坝后浅埋管有限元分析及优化
发布时间：2021-04-22 12:55
本文基于数值模拟法,以位于青海省尖扎县与化隆县的交汇处的李家峡水电站的坝后浅埋管作为研究对象,通过运用ANSYS Workbench大型有限元分析软件,建立李家峡水电站坝后浅埋管三维模型和有限元模型,对浅埋管进行静力学分析以及模态分析,分析浅埋管管身的应力、应变以及振动特性。其次结合分析得到的管身应力、应变与振动特性,以钢衬厚度、钢筋折算厚度为设计变量,以其最大等效应力、最大变形量、钢衬和钢筋总体积为目标函数建立优化设计的数学模型,对浅埋管进行响应曲面优化分析,验证改进后设计方案的可靠性,对比优化前后的工程量和造价,分析其经济性。本文的主要研究内容和结论如下:（1）介绍有限元分析法的基本概念、有限元分析法的独有特点及有限元分法的具体分析过程,分别总结概括ANSYS Workbench软件的简介、特点、分析的基本过程,以及在ANSYS Workbench软件中对应材料的选取方法和钢筋混凝土有限元模型中钢筋的三种处理方式。（2）以坝后浅埋管的具体实际情况为依据,确定了完建期工况、正常运行期工况以及校核工况三种工况,对压力管道管身进行三维非线性有限元仿真分析,并根据对计算成果——管身应力、应...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 传统计算方法的发展
1.1.2 有限元的提出
1.2 研究目的与意义
1.3 坝后浅埋管结构的研究现状
1.4 坝后浅埋管结构研究存在的问题
1.5 研究的主要内容和技术路线
1.5.1 本文主要研究内容
1.5.2 技术路线
第二章 有限元分析基本原理
2.1 有限元概述
2.1.1 有限元法简介
2.1.2 有限元法的特点
2.1.3 有限元的分析过程
2.2 ANSYS Workbench有限元分析软件
2.2.1 ANSYS Workbench软件简介
2.2.2 ANSYS Workbench软件特别之处
2.2.3 ANSYS Workbench的具体运行过程
2.3 非线性有限元分析
2.4 钢筋混凝土结构的有限元模型
2.5 本章小结
第三章 坝后浅埋管有限元分析
3.1 工程概况
3.1.2 工程水文、地质条件
3.1.3 工程布置
3.2 有限元模型的建立
3.2.1 建立模型
3.2.2 定义材料参数
3.2.3 网格的划分
3.2.4 约束的施加
3.3 工况及荷载的确定
3.4 非线性求解设置
3.5 结果分析
3.5.1 完建工况
3.5.2 正常运行工况
3.5.3 校核工况
3.6 本章小结
第四章 坝后浅埋管结构模态分析
4.1 模态分析概述
4.2 模态分析理论
4.3 模态参数的识别方法
4.3.1 时域型模态参数的识别方法
4.3.2 时域型参数频域识别方法
4.4 有限元模型的建立
4.4.1 模型的建立
4.4.2 添加材料属性
4.4.3 网格划分
4.4.4 施加约束边界
4.5 非线求解设置
4.6 结果分析
4.7 本章小结
第五章 坝后浅埋管结构优化设计
5.1 管道最佳经济直径的确定
5.2 数学模型的建立
5.2.1 变量表达式
5.2.2 状态表达式
5.2.3 目标表达式
5.3 ANSYS Workbench优化计算
5.4 管道优化前后对比
5.5 讨论
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
参考 文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]管道导波振动模态分析及缺陷周向定位研究[J]. 陈乐,王悦民,耿海泉,叶伟,邓文力. 船舶力学. 2018(10)
[2]基于全尺寸疲劳试验系统的海洋管道模态分析[J]. 梁珂,胡艳华,唐德渝,樊建春,张致远. 石油机械. 2018(02)
[3]基于有限元的输流管道模态计算方法与试验[J]. 张大千,钟林林,孔祥意,杨兵. 沈阳航空航天大学学报. 2017(05)
[4]基于Workbench的管道流固耦合模态分析[J]. 郑瑞. 山东工业技术. 2017(16)
[5]基于ANSYS的煤矿立井抢险排水管道振动模态分析[J]. 赵福隆,郑晓雯,郭智堡,杨良,傅豪,樊航. 机电产品开发与创新. 2017(04)
[6]基于ANSYS Workbench的管道疲劳强度分析及优化[J]. 邢亮亮,仲梁维. 软件导刊. 2017(07)
[7]基于ANSYS有限元分析的海底管道变形数值模拟[J]. 杨中娜,杨阳,李瑞川. 管道技术与设备. 2017(03)
[8]压力管道检验检测中对应变模态变化率的分析[J]. 李浩,高阳. 科技创业月刊. 2015(13)
[9]基于模态分析方法的管道导波频散曲线计算[J]. 朱龙翔,王悦民,宗侣,孙丰瑞. 海军工程大学学报. 2014(06)
[10]基于ANSYS的注水系统管道振动模态分析[J]. 陈建宇,刘光勇,夏润明,梁桂芳. 中国石油和化工标准与质量. 2014(04)
硕士论文
[1]基于ANSYS的钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计研究[D]. 朱立波.太原理工大学 2010
本文编号：3153812
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 传统计算方法的发展
1.1.2 有限元的提出
1.2 研究目的与意义
1.3 坝后浅埋管结构的研究现状
1.4 坝后浅埋管结构研究存在的问题
1.5 研究的主要内容和技术路线
1.5.1 本文主要研究内容
1.5.2 技术路线
第二章 有限元分析基本原理
2.1 有限元概述
2.1.1 有限元法简介
2.1.2 有限元法的特点
2.1.3 有限元的分析过程
2.2 ANSYS Workbench有限元分析软件
2.2.1 ANSYS Workbench软件简介
2.2.2 ANSYS Workbench软件特别之处
2.2.3 ANSYS Workbench的具体运行过程
2.3 非线性有限元分析
2.4 钢筋混凝土结构的有限元模型
2.5 本章小结
第三章 坝后浅埋管有限元分析
3.1 工程概况
3.1.2 工程水文、地质条件
3.1.3 工程布置
3.2 有限元模型的建立
3.2.1 建立模型
3.2.2 定义材料参数
3.2.3 网格的划分
3.2.4 约束的施加
3.3 工况及荷载的确定
3.4 非线性求解设置
3.5 结果分析
3.5.1 完建工况
3.5.2 正常运行工况
3.5.3 校核工况
3.6 本章小结
第四章 坝后浅埋管结构模态分析
4.1 模态分析概述
4.2 模态分析理论
4.3 模态参数的识别方法
4.3.1 时域型模态参数的识别方法
4.3.2 时域型参数频域识别方法
4.4 有限元模型的建立
4.4.1 模型的建立
4.4.2 添加材料属性
4.4.3 网格划分
4.4.4 施加约束边界
4.5 非线求解设置
4.6 结果分析
4.7 本章小结
第五章 坝后浅埋管结构优化设计
5.1 管道最佳经济直径的确定
5.2 数学模型的建立
5.2.1 变量表达式
5.2.2 状态表达式
5.2.3 目标表达式
5.3 ANSYS Workbench优化计算
5.4 管道优化前后对比
5.5 讨论
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
参考 文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]管道导波振动模态分析及缺陷周向定位研究[J]. 陈乐,王悦民,耿海泉,叶伟,邓文力. 船舶力学. 2018(10)
[2]基于全尺寸疲劳试验系统的海洋管道模态分析[J]. 梁珂,胡艳华,唐德渝,樊建春,张致远. 石油机械. 2018(02)
[3]基于有限元的输流管道模态计算方法与试验[J]. 张大千,钟林林,孔祥意,杨兵. 沈阳航空航天大学学报. 2017(05)
[4]基于Workbench的管道流固耦合模态分析[J]. 郑瑞. 山东工业技术. 2017(16)
[5]基于ANSYS的煤矿立井抢险排水管道振动模态分析[J]. 赵福隆,郑晓雯,郭智堡,杨良,傅豪,樊航. 机电产品开发与创新. 2017(04)
[6]基于ANSYS Workbench的管道疲劳强度分析及优化[J]. 邢亮亮,仲梁维. 软件导刊. 2017(07)
[7]基于ANSYS有限元分析的海底管道变形数值模拟[J]. 杨中娜,杨阳,李瑞川. 管道技术与设备. 2017(03)
[8]压力管道检验检测中对应变模态变化率的分析[J]. 李浩,高阳. 科技创业月刊. 2015(13)
[9]基于模态分析方法的管道导波频散曲线计算[J]. 朱龙翔,王悦民,宗侣,孙丰瑞. 海军工程大学学报. 2014(06)
[10]基于ANSYS的注水系统管道振动模态分析[J]. 陈建宇,刘光勇,夏润明,梁桂芳. 中国石油和化工标准与质量. 2014(04)
硕士论文
[1]基于ANSYS的钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计研究[D]. 朱立波.太原理工大学 2010
本文编号：3153812
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/3153812.html
