混凝土渡槽结构流固耦合动力响应分析

发布时间：2017-08-12 13:32

  本文关键词：混凝土渡槽结构流固耦合动力响应分析

  更多相关文章： 渡槽 Westergaard附加质量模型 Housner流-固耦合简化模型 数值模拟 动力响应分析

【摘要】：水工渡槽结构的安全运行,对保障水利工程的安全运行具有重要的意义。我国目前还没有将渡槽这类水工建筑物的抗震设计要求纳入规范中,因此有必要分析渡槽结构的抗震性能,为工程施工、设计提供技术支撑和计算借鉴。本文通过分析渡槽动力研究的相关文献并进行总结,结合某渡槽工程,用ANSYS软件对单跨渡槽结构进行动力响应特性分析比较,得出以下结论:(1)采用ANSYS软件建立渡槽结构有限元模型进行结构动力计算分析时,需要考虑渡槽无水工况和设计水位工况;对于设计水位工况槽箱存在的水体,可以通过采用Westergaard附加质量模型和Housner流-固耦合简化模型来模拟。(2)在对渡槽结构前30阶的自振频率计算中:结构在设计水位工况下的自振频率要小于无水工况下的自振频率,这符合物理概念;不同阶数的自振频率,增长的幅度不同;Westergaard附加质量模型计算出的自振频率要小于Housner流-固耦合简化模型。(3)渡槽结构前10阶振型的对比中:渡槽结构无水工况下的振型,多以槽墩位移的形式出现;而在设计水位工况下,渡槽结构的振型多以槽体的横向位移为主;采用Westergaard附加质量法计算出的渡槽结构振型相比于Housner法计算下的振型在阶数上,滞后出现。(4)对渡槽结构输入El-Centro波进行结构动力分析并比较计算结果,结构无水工况下的应力、应变极值均要小于设计水位工况下的相应极值:Westergaard附加质量模型计算出的应力、应变极值均要大于Housner流-固耦合模型计算出的极值;Westergaard模型计算出的节点速度、位移极值约大于Housner模型节点极值的0.5~1.7倍。(5)Westergaard模型计算出的节点应力极值约大于Housner模型计算值的0.2~0.5倍,对于槽体底板、侧壁、顶板节点的应力极值,两种模型的计算值较接近。
【关键词】：渡槽 Westergaard附加质量模型 Housner流-固耦合简化模型 数值模拟 动力响应分析
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV312;TV672.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 研究的背景及意义10
• 1.2 国内外渡槽结构动力响应研究状况10-13
• 1.3 本文的主要工作13-14
• 第二章 渡槽-水体共同作用模型14-28
• 2.1 引言14
• 2.2 渡槽结构流-固耦合分析方法14-26
• 2.2.1 Westergaard附加质量法14-16
• 2.2.2 Housner流-固耦合简化模型16-22
• 2.2.3 任意Lagrange-Euler描述方法（ALE有限元法）22-26
• 2.2.4 边界元法26
• 2.3 本章小结26-28
• 第三章 有限元软件ANSYS在结构动力响应分析中的支持28-35
• 3.1 ANSYS结构动力响应分析28-29
• 3.2 ANSYS渡槽结构动力响应分析单元的支持29-30
• 3.3 结构动力学中的基本理论30-34
• 3.3.1 结构动力学的基本知识30-32
• 3.3.2 结构动力反应分析的方法32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 渡槽结构的自振特性分析35-58
• 4.1 概况35
• 4.2 渡槽结构有限元模型的建立35-37
• 4.3 渡槽结构自振特性分析37-56
• 4.3.1 空槽工况下渡槽结构的自振频率37-43
• 4.3.2 设计水位工况下渡槽结构的自振频率分析43-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第五章 渡槽结构地震动力响应分析58-74
• 5.1 确定初始条件及ANSYS模拟的初始条件58-59
• 5.2 渡槽槽内水体模拟结果59-60
• 5.3 渡槽位移、速度响应分析60-65
• 5.3.1 槽墩位移、速度响应分析60-62
• 5.3.2 槽体位移、速度响应分析62-64
• 5.3.3 渡槽速度、位移极值64-65
• 5.4 渡槽应力响应分析65-73
• 5.4.1 渡槽槽墩应力响应分析65-70
• 5.4.2 渡槽槽体应力响应分析70-72
• 5.4.3 渡槽应力极值图72-73
• 5.5 本章小结73-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 6.1 主要研究成果74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-79
• 致谢79-80
• 作者简介80

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本文编号：661868