基于构件协同工作的弧形钢闸门受力性能影响因素分析
发布时间：2021-06-11 15:07
随着我国筑坝技术的不断提高,200m级以上的大坝工和呈现相继建成,汇水建筑物孔口尺寸也随之增大,因此弧形的闸门的使用成为保证水利枢纽正常运行的一个最佳选择。弧形的闸门具有轻巧、受力合理、启闭方便、流态良好等诸多优点,但弧形钢闸门是一个受力很复杂的空间体系,面板的厚度、主梁的主要设计参数及主框架的的布置等因素都会对其工作性能产生影响,用传统的平面体系设计汉计算弧门结构较为粗略,因此将平面体系设计法与空间体系设计法相结合来研究弧形钢闸门的主要受力构件（面板、主梁及支臂）是有必要的。本文基于构件协同工作,在整体稳定性满足要求的条件下,采用三维数值模拟的方法,从弧形钢闸门面板弹塑性调整系数的选取、主梁设计参数对其自身组成构件的影响、主梁的最优梁高及主框架结构的布置等文面进行计算分析,为现行钢闸门设计规范的修订提供参考。主要的研究内容及成果包括:（1）对比规范和相关文献给出的弹塑性调整系数选取方法的异同,然后对相关文献给出的选取方法做出了改进,计算分析不同的弹塑性调整系数对构件强度的影响,结果表明:改变弹塑性调整系数对面板、次梁的影响较大,对主梁的影响很小。在选取弹塑性调整系数时,考虑区格长短边...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
西安理工大学硕士学位论文ADINA[70]、MARC等，各种有限元结构分析程序与工程应用紧密结合，其中ANSYS软件是起步较早且计算功能较强大的软件之一。它既可以求解传统的结构问题，也可以求解流体、机械、电磁场及耦合等问题。因此本文研究采用ANSYS软件进行计算分析。2.2接触非线性问题2.2.1单元类型在ANSYS14.0软件中，有多种单元类型可供选择[71]，常用的有：杆单元、梁单元、板壳单元及实体单元等，板壳单元结构的特点是它在几何上有一个方向（厚度）的尺寸远小于其他两个方向（长、宽）的尺度，板壳单元有SHELL181和SHELL281单元（高阶单元），单元示意图及具体属性见图2-1和表2-1，实体单元有SOLID185和SOLID186单元（高阶单元），单元示意图及具体属性见图2-2和表2-2。（a）SHELL181单元几何构型（b）SHELL281单元几何构型图2-1板壳单元几何构型Fig.2-1Plateandshellunitgeometry表2-1板壳单元属性表Tab.2-1Shellunitattributetable板壳单元SHELL181SHELL281节点I,J,K,LI,J,K,L,M,N,O,P自由度平动自由度（UX，UY，UZ）转动自由度（ROTX，TOTY，TOTZ）几何参数（板厚度）TK(I),TK(J),TK(K),TK(L)TK(I),TK(J),TK(K),TK(L)，TK(M),TK(N),TK(P)功能支持线性分析、大转动和大应变等非线性分析支持弹性材料定义、塑性及蠕变等非线性材料定义适用于大多数工程问题8
实体单元几何构型
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于构件协同工作的平面钢闸门主梁最优梁高研究[J]. 杨勇,李守义,刘计良,肖阳,李浪,杨光. 水资源与水工程学报. 2019(05)
[2]深孔平面钢闸门挡水布置形式的受力特性比较[J]. 赵春龙,王正中,王明疆,李岗,赵大海,刘计良. 水力发电学报. 2018(01)
[3]坝基面受力状态的有限元计算误差影响分析[J]. 程帅,李守义,司政,杜占科,李萌,郝晓飞. 南水北调与水利科技. 2017(01)
[4]深孔弧形闸门静动力特性及流激振动[J]. 张维杰,严根华,陈发展,董家. 水利水运工程学报. 2016(02)
[5]基于ANSYS的弧形闸门支臂屈曲分析研究[J]. 丁峰,曹海瑞,周胜. 水利水电技术. 2016(02)
[6]基于Morris法的单裂隙岩体温度场参数灵敏度分析[J]. 刘波,金爱兵,高永涛,邓富根. 采矿与安全工程学报. 2016(01)
[7]基于曲梁理论的弧形钢闸门纵向主梁正应力计算[J]. 高歌,王正中,孙丹霞,李宝辉,刘计良. 水力发电学报. 2015(11)
[8]Finite element method for viscoelastic medium with damage and the application to structural analysis of solid rocket motor grain[J]. DENG Bin,SHEN ZhiBin,DUAN JingBo,TANG GuoJin. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(05)
[9]中美水工钢闸门面板设计公式比较分析[J]. 周建方,丁伟. 水利与建筑工程学报. 2012(06)
[10]基于ANSYS的拱形闸门自振特性研究[J]. 刘晶,高学平. 水资源与水工程学报. 2011(06)
博士论文
[1]高水头弧形钢闸门主框架强度及动力稳定性分析方法研究[D]. 刘计良.西北农林科技大学 2015
[2]地下工程中土参与作用的结构承载力性能研究[D]. 王志新.吉林大学 2007
硕士论文
[1]基于振型分解反应谱法的水电站进水口拦污栅墩结构抗震特性研究[D]. 李子民.西安理工大学 2019
[2]高拱坝表孔弧门支承结构静动力特性研究[D]. 王博.西安理工大学 2019
[3]高耸进水塔结构抗震分析及塔群动力响应研究[D]. 张岳.西安理工大学 2019
[4]高拱坝坝身进水口结构的抗震特性及其敏感性分析[D]. 赵珍.西安理工大学 2018
[5]不同开度时弧形闸门流固耦合数值模拟[D]. 王旭声.华北水利水电大学 2018
[6]三支臂弧形钢闸门静动力特性研究[D]. 连子怡.武汉大学 2017
[7]弧形钢闸门的优化设计与可靠度分析[D]. 李永科.大连理工大学 2015
[8]基于Morris法的液压互联悬架关键参数灵敏度分析及优化[D]. 黄晓婷.湖南大学 2015
[9]弧形钢闸门主梁应力计算方法研究与主框架优化设计[D]. 韩彦宝.西北农林科技大学 2010
[10]弧形钢闸门动力稳定性研究[D]. 刘计良.西北农林科技大学 2010
本文编号：3224765
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
西安理工大学硕士学位论文ADINA[70]、MARC等，各种有限元结构分析程序与工程应用紧密结合，其中ANSYS软件是起步较早且计算功能较强大的软件之一。它既可以求解传统的结构问题，也可以求解流体、机械、电磁场及耦合等问题。因此本文研究采用ANSYS软件进行计算分析。2.2接触非线性问题2.2.1单元类型在ANSYS14.0软件中，有多种单元类型可供选择[71]，常用的有：杆单元、梁单元、板壳单元及实体单元等，板壳单元结构的特点是它在几何上有一个方向（厚度）的尺寸远小于其他两个方向（长、宽）的尺度，板壳单元有SHELL181和SHELL281单元（高阶单元），单元示意图及具体属性见图2-1和表2-1，实体单元有SOLID185和SOLID186单元（高阶单元），单元示意图及具体属性见图2-2和表2-2。（a）SHELL181单元几何构型（b）SHELL281单元几何构型图2-1板壳单元几何构型Fig.2-1Plateandshellunitgeometry表2-1板壳单元属性表Tab.2-1Shellunitattributetable板壳单元SHELL181SHELL281节点I,J,K,LI,J,K,L,M,N,O,P自由度平动自由度（UX，UY，UZ）转动自由度（ROTX，TOTY，TOTZ）几何参数（板厚度）TK(I),TK(J),TK(K),TK(L)TK(I),TK(J),TK(K),TK(L)，TK(M),TK(N),TK(P)功能支持线性分析、大转动和大应变等非线性分析支持弹性材料定义、塑性及蠕变等非线性材料定义适用于大多数工程问题8
实体单元几何构型
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于构件协同工作的平面钢闸门主梁最优梁高研究[J]. 杨勇,李守义,刘计良,肖阳,李浪,杨光. 水资源与水工程学报. 2019(05)
[2]深孔平面钢闸门挡水布置形式的受力特性比较[J]. 赵春龙,王正中,王明疆,李岗,赵大海,刘计良. 水力发电学报. 2018(01)
[3]坝基面受力状态的有限元计算误差影响分析[J]. 程帅,李守义,司政,杜占科,李萌,郝晓飞. 南水北调与水利科技. 2017(01)
[4]深孔弧形闸门静动力特性及流激振动[J]. 张维杰,严根华,陈发展,董家. 水利水运工程学报. 2016(02)
[5]基于ANSYS的弧形闸门支臂屈曲分析研究[J]. 丁峰,曹海瑞,周胜. 水利水电技术. 2016(02)
[6]基于Morris法的单裂隙岩体温度场参数灵敏度分析[J]. 刘波,金爱兵,高永涛,邓富根. 采矿与安全工程学报. 2016(01)
[7]基于曲梁理论的弧形钢闸门纵向主梁正应力计算[J]. 高歌,王正中,孙丹霞,李宝辉,刘计良. 水力发电学报. 2015(11)
[8]Finite element method for viscoelastic medium with damage and the application to structural analysis of solid rocket motor grain[J]. DENG Bin,SHEN ZhiBin,DUAN JingBo,TANG GuoJin. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(05)
[9]中美水工钢闸门面板设计公式比较分析[J]. 周建方,丁伟. 水利与建筑工程学报. 2012(06)
[10]基于ANSYS的拱形闸门自振特性研究[J]. 刘晶,高学平. 水资源与水工程学报. 2011(06)
博士论文
[1]高水头弧形钢闸门主框架强度及动力稳定性分析方法研究[D]. 刘计良.西北农林科技大学 2015
[2]地下工程中土参与作用的结构承载力性能研究[D]. 王志新.吉林大学 2007
硕士论文
[1]基于振型分解反应谱法的水电站进水口拦污栅墩结构抗震特性研究[D]. 李子民.西安理工大学 2019
[2]高拱坝表孔弧门支承结构静动力特性研究[D]. 王博.西安理工大学 2019
[3]高耸进水塔结构抗震分析及塔群动力响应研究[D]. 张岳.西安理工大学 2019
[4]高拱坝坝身进水口结构的抗震特性及其敏感性分析[D]. 赵珍.西安理工大学 2018
[5]不同开度时弧形闸门流固耦合数值模拟[D]. 王旭声.华北水利水电大学 2018
[6]三支臂弧形钢闸门静动力特性研究[D]. 连子怡.武汉大学 2017
[7]弧形钢闸门的优化设计与可靠度分析[D]. 李永科.大连理工大学 2015
[8]基于Morris法的液压互联悬架关键参数灵敏度分析及优化[D]. 黄晓婷.湖南大学 2015
[9]弧形钢闸门主梁应力计算方法研究与主框架优化设计[D]. 韩彦宝.西北农林科技大学 2010
[10]弧形钢闸门动力稳定性研究[D]. 刘计良.西北农林科技大学 2010
本文编号：3224765
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