一、三峡导流底孔弧形钢闸门结构应力有限元分析(论文文献综述)
陈林[1](2020)在《高水头平面闸门闭门失效与结构破坏机理研究》文中研究说明水工闸门是水利工程的“安全阀”,其安全运行关系整个水利枢纽的安全、可靠、有效。在实际工程中,有许多闸门在特殊水动力荷载作用下产生振动、闭门失效和结构破坏等。以往对高水头弧形工作闸门振动和运行可靠性问题,工程界很重视,开展了较系统的研究,近年来弧形工作闸门运行出现问题的事例较少。然而对高水头平面事故闸门的运行可靠性,工程界普遍重视不够,造成已建工程普遍存在高水头平面事故闸门闭门失效问题,严重危及工程安全。本文结合高水头平面闸门闭门失效与结构破坏的实际工程案例,开展理论分析、模型试验、数值计算、原型观测反馈分析研究,揭示了动水闭门失效机理、提出了闭门失效的防控措施,反演了闸门结构连续破坏过程、明确了闸门的破坏机理,提出了闸门失效孔口封堵方案。取得的主要研究成果提炼如下:(1)深入研究平面闸门动水闭门水力特性,建立了闸门爬振理论模型,揭示了动水闭门失效机理,提出了闭门失效的防控措施研究揭示了平面闸门在动水关闭过程中,上游水位、工作闸门开度对水流流态、面板及底主梁时均和脉动压强、闭门持住力的影响和变化规律。主横梁“开孔”会显着减小其上、下表面的压力差,即减小了闭门持住力,闭门持住力随开孔率增大而减小,当开孔率超过30%,开孔作用效果不明显。通过非线性动力学的几何方法建立了平面闸门爬振的理论模型,阐明了闸门无法闭门并伴随有爬行振动这一工程问题的发生机制,并对影响爬振的因素进行了试验验证,表明,支承摩阻系数是影响闸门爬振的主要因素之一,滑块材质也会改变闸门振动特性。提出了从利于闸门落门的角度考虑,减小支承结构摩阻系数、降低上游水位和工作门开度、增加闸门配重。从减少闸门爬振角度考量,适当增加配重、调整运行工作参数、增加滚轮或滑块直径、选用摩擦系数小的支承结构、增加卷扬式启闭机钢丝绳伸长模量/采用液压式启闭机、保证止水良好、闸底流态优化等闭门失效防控措施。(2)建立了闸门单节以及整体结构连续破坏、溃决失效的数值反馈推演模型通过数值计算明确了平面闸门主横梁主导与焊缝主导两种结构破坏形式。不考虑焊缝失效的情况下,通过研究不同开孔孔型主横梁在超载水压力与地震荷载情景下的弹塑性极限承载力及塑性区扩展过程,主横梁将发生跨中的弯曲极限破坏模式或边跨的剪切破坏模式,而不会发生整体失稳。闸门单节连续破坏过程为:边跨腰孔左下角产生塑性区→边跨腰孔右侧形成塑性区→边跨腰孔截面上、下侧出现塑性区→塑性区贯通→腹板断裂→可动机构→后翼缘断裂→焊缝撕裂→面板撕裂→Π形梁跨中断裂→边柱被拽出闸门槽。在考虑焊缝失效的情况下,闸门单节结构连续破坏、溃决过程如下:焊缝失效→主横梁前翼缘与面板脱开→面板瞬间撕裂→主横梁前翼缘断裂→Π型梁后翼缘断裂→主横梁腹板断裂→半跨扭断→边柱被拽出闸门槽→闸门溃决失效。通过某工程溃决失效闸门现场残骸对比分析,佐证了本文提出的数值反馈推演模型结构的合理性,判定该闸门事故的失效机制为焊点起裂、面板撕裂致梁系结构转变、自下而上分节失效的焊缝主导型结构破坏机制。通过追踪焊缝群的连续脱落,闸门整体灾变过程为:底节焊缝脱落→底节面板由一侧向中部撕开→底节主横梁跨中断裂→底节边柱扭转带动下中节左右侧主横梁跨中断裂→上中节右侧1/4处面板撕裂→上中节横梁断裂→顶节由于面板强大水压力的拉拽导致横梁扭曲变形→顶节脱出闸门槽。(3)闸门结构失效的其他影响因素反演分析通气孔异常过流及闸门节间缝隙射流引起的附加水动力荷载是造成闸门结构破坏的次因,主焊缝焊高不够、脱焊、焊接质量太差所造成的闸门面板与梁系脱开是连续溃决破坏的主因。(4)闸门失效孔口封堵方案研究相同水位下,拍门力由大到小排序为拍门(门中门)≈浮体门>米字梁球体门≈裹胶皮球体门>人字门。根据试验与现场实践,为了系统解决拍门撞击力过大的问题,可以采用人字形拍门或者利用比重小的复合材料制作拍门,对于不同水位,采用球壳或者箱型梁平板闸门,中间可以做成空腹的技术改造,新型浮箱式拍门封堵操作步骤为:拍门设计与模型试验→拍门入水→拍门到达指定位置→拍门注水排气并完成封堵→拍门封堵后止水密闭性检查→排气孔关闭→洞内损坏部位修补及永久堵块施工。
兰佳欣[2](2020)在《压杆布置对弧形闸门的静动力特性影响分析》文中研究指明随着水利事业的发展,工程中对闸门的安全性与实用性要求越来越高,一些大规模闸门的稳定性受到了更多学者的关注。弧形闸门因其结构轻巧、运行方便且操作简捷而广泛应用于水工建筑物中。但由于闸门在运行过程中往往存在着振动现象,极易引起结构动力失稳而破坏。为了减少弧形闸门的共振破坏,弧形闸门的优化设计及其静动力稳定分析成为了闸门结构研究要点。本文主要对两种型式下的弧形闸门的静动力特性做出了研究。首先介绍了近年来国内外关于弧形闸门优化设计以及弧形闸门振动的研究进程,分析了引起闸门动力失稳的原因,说明了本文即将开展的闸门静动力特性分析的思路和方法。简要地阐述了有限元数值分析方法的基本概念和分析步骤,介绍了本文计算分析中涉及的ANSYS应用特点,针对静力分析中采用的板、梁和杆空间单元和动力分析中设计的模态分析、谐响应分析理论做出了详细介绍。传统的弧形钢闸门通过主框架合理布置来提升闸门整体刚度,考虑到支臂作为主要受力构件且在闸门失稳中承担主要责任,从改良设计与布置上得到了很大改善,其中,树状柱支臂在整个弧形闸门结构中的应用可以使每个构件的受力情况得到改善,支臂结构的计算长度系数大幅度降低,同时能够减少材料的使用,相对于传统二支臂、三支臂及多支臂结构更加安全合理。本文在沿用此种支臂形式前提下,提出通过在树状柱支臂和纵梁翼缘张均匀布置压杆以提高闸门整体刚度,进而提升闸门自振频率,降低闸门在低阶频率下的响应值,达到提升闸门结构的静动力稳定性的目的。针对弧形闸门的运行方式和受力变形特点,首先对文中应用有限元数值模拟方法所需要的理论知识进行了简要介绍,对两种型式弧形闸门进行了静力分析、模态分析及谐响应分析。在静力分析下,计算了闸门的受力变形响应,具体包括静水压力下面板、横纵梁和支臂相应的应力和位移;并对两种型式闸门进行了弹塑性力学分析,结果表明压杆布置闸门刚度与极限承载能力得到了很大的提升;对闸门在无水关闭情况下模态分析时,获取了两种型式闸门的振动频率及相应振型;还对闸门进行了简谐荷载作用下的响应分析,分析结果验证了压杆的布置的有效性,尺寸设计满足规范,闸门整体刚度提升,闸门的应力和位移在静水荷载作用下有大幅度降低,闸门自振频率有所增大,简谐荷载作用下的响应值有所减少。
顾功开,徐栋栋,李德[3](2020)在《乌东德水电站水工闸门动力安全评价》文中指出乌东德水电站泄洪洞工作闸门为弧型闸门,具有孔口尺寸大、水头高、流速大、局部开启运行的特点,研究闸门在流激振动下的动力特性具有重要意义。运用数值模型和物理模型相结合的方法进行了仿真模拟和试验研究,综合评估了闸门的流激振动安全性。结果表明:两种模型得到的7阶以内闸门自振频率较为接近,且振型相同,相互验证了彼此的可靠性;物理模型试验应力结果与数值计算结果较为接近,闸门支臂和横梁等主要构件的动静叠加应力不超过157 MPa,闸门下支臂与支铰连接部位腹板处测点应力较大,但未超过局部承压容许应力值。
杨佼佼[4](2019)在《基于混沌理论的弧形闸门流激振动特性分析》文中研究表明随着中高水头、大中型水库枢纽的修建,在枢纽中不可缺少的一环——水工闸门,已越来越得到各方面的重视,闸门的安全稳定运行,不仅关系到泄水与挡水的工作顺利进行,还关乎整个水利枢纽甚至下游流域的安全,因此对水工闸门的研究应不厌其深。本文主要研究内容为弧形闸门的振动问题,通过引入混沌理论,对弧形闸门面板和支臂的振动情况进行多方面的探讨,主要研究成果如下:(1)对振动信号降噪方法进行了研究,通过分析小波阈值降噪的具体步骤,利用试验来验证最适合本文所用的弧形闸门振动信号降噪方法。以弧形闸门面板脉动压强信号的四组工况为例,对小波阈值降噪过程中所选用的小波函数、分解层数、阈值函数、阈值估计进行了确定。(2)将混沌理论应用于弧形闸门振动问题,处理振动时间序列,对其进行相空间重构,选用平均互信息法求最佳延迟时间τ,Cao方法求最佳嵌入维数m。采用主成分分析法作为混沌识别方法,以及饱和关联维数D、最大Lyapunov指数法的混沌特征量研究方法来对本文的试验数据进行识别与研究。(3)以某水电站弧形工作闸门的原型观测数据为例,研究了弧形闸门支臂振动加速度时间序列并得出结论:弧形闸门支臂振动的复杂程度,由面板到闸墩处逐渐减弱;左右支臂在开度大于等于0.6时,混沌吸引子维数较低,即振动情况更易于掌控,其非线性振动情况可通过较少的控制因素来确定;弧形闸门在启门与闭门两个过程中,同开度下其振动的复杂程度并不完全一致。(4)以某水电站弧形工作闸门的模型试验为例,研究弧形闸门面板脉动压强时间序列的混沌特性并得出结论:弧形闸门面板在高水位时的振动复杂程度高,且其底缘的振动情况较其他位置更复杂;在小开度时弧形闸门面板的振动复杂程度减弱,相关性高,非线性振动建模计算可由较少独立变量进行控制。
陈扬[5](2019)在《平面钢闸门流固耦合振动特性及稳定性研究》文中认为水是生命之源,生态之基,生产之要。水利工程是我国的重要基础设施,随着国内外高坝水库的建设与发展,作为水利水电工程泄水建筑物调节咽喉的水工钢闸门正向着高水头、大孔口、大泄量的大型化和轻型化方向发展,其安全灵活地运行决定着整个枢纽工程和下游人民生命财产的安全。闸门是水工建筑物的重要组成部分之一,它是关闭孔口及调节孔口开度的活动结构,按照实际需要用以挡水、调节上下游水位和过闸流量。在水利工程中,闸门振动问题长久以来一直难以得到较好的解决。水工闸门的振动是绝大多数水工建筑物破坏的根本原因,由于其结构和工作条件的复杂性,使得其在工程运行中存在着诸多安全稳定性问题。本文根据实际工程中存在的问题,结合山东省临沂市临沭县凌山头水库溢洪闸工程,研究平面钢闸门在流固耦合作用下的自振特性和水流脉动荷载作用效果,研究方法采用理论分析和数值模拟相结合。主要研究内容如下:(1)根据有限元理论,采用有限元数值计算的方法对该闸门的动力特性进行计算研究,建立基本的运动方程,计算流场内的动压力以及流体与结构接触面上的动压力。同时对闸门结构进行离散化,有有限元法解算结构的特征值及特征向量,即闸门结构的自振频率和振型。(2)利用有限元分析软件ANSYS建立闸门与水体耦合的有限元模型,根据软件的计算分析闸门结构在有水和无水状态下,不同开度状态下的自振特性和振型,分析闸门在不同开度下自振特性的规律。同时模拟闸门受到水流冲击力时其门体特征发生的一系列变化,并得出相应结论。结果表明,随着闸门开启程度的不断增大,即闸门迎水面水位不断降低,闸门的各阶自振频率均随之增大,各阶振型也随之变化。闸门受水体冲击下的影响时,闸门的应力变化规律、弹性应变变化规律、总应变变化规律大致相似。(3)根据平面钢闸门振动特性,并总结前人研究经验,提出一系列防振措施与稳定性优化方案。根据工程实例,合理布置闸门结构减振器,从而避免或减轻因危害性振动而产生的闸门破坏。本文通过理论分析与有限元数值模拟,对比分析,提出了相应的优化方案,以提高水工闸门运行中的稳定性,供实际工程参考,以便设计出危害性振动较小的闸门。
王正中,张雪才,刘计良[6](2017)在《大型水工钢闸门的研究进展及发展趋势》文中研究指明随着国内外高坝大库的建设与发展,作为水利水电工程泄水建筑物调节咽喉的水工钢闸门正向着高水头、大孔口、大泄量的大型化和轻型化方向发展,其安全灵活地运行决定着整个枢纽工程和下游人民生命财产的安全。在全面分析国内外水工钢闸门研究进展及取得成果的基础上,指出了有待研究的主要问题及今后的发展方向。大型水工钢闸门研究中主要围绕:典型工况下大型弧门空间框架结构的合理布置,基于空间结构体系可靠度的结构优化设计方法,大型钢闸门的深梁、厚板、大刚度框架结构计算理论与方法,流激振动作用下弧门空间框架动力稳定及振动控制,严寒环境下钢闸门低温低周疲劳破坏机理,轻型稳定仿生树状水工钢闸门的结构创新,生态景观特型钢闸门结构及其水力特性优化,全生命周期的水工钢闸门安全诊断与智能监测,超强钢材料及新胶焊连接等关键科技问题开展研究。
赵营[7](2017)在《双悬臂钢叠梁闸门静动力学有限元分析》文中研究指明钢闸门的应力分析研究一直是水利工作者重点关注的课题。由于现实实验研究受到了加载问题、结果监测问题的限制,对于钢闸门应力分析问题的研究多依赖于数值方法。东武仕水库以防洪、供水为主,同时还具有水利发电等多功能的大型水利枢纽,由于水库建成已久,水库泄洪洞等结构都存在一定隐患,威胁着工程自身的安全。为了保证水库下游重要城市及基础设施安全,需对水库泄洪洞除险加固。东武仕水库泄洪洞为有压短管接拱式无压涵洞型式,分3孔,且两端都是悬臂。经分析,该泄洪洞除险加固项目施工方案需采取运用两个闸门中墩实行双悬臂组合式钢叠梁来封堵闸门,在检修门上游进行水下临时封堵的方案。双悬臂闸门水下封堵方式在实际工程中应用极少,存在很多的实质问题需要研究。针对东武仕水库双悬臂钢叠梁闸门的运行方式和受力特点,采用有限元数值模拟的方法对钢闸门进行静力学和动力学模态分析,在静力学分析的基础上计算出主梁、面板的最大弯曲应力以及腹板的最大剪应力,并对钢闸门进行动力学模态分析,分析不同工况下的自振频率和自振频率所对应的振型,分析结果表明,静力学和动力学两种方法来分析闸门的安全性,都能够较好的验证闸门的最危险部位。因此,本文中针对泄洪洞深水封堵闸门,建立双悬臂钢叠梁闸门有限元分析模型,应用ANSYS软件就闸门的刚度、振动情况就此展开对闸门的静力学和动力学方面的研究。本文基于有限元法,对东武仕水库钢闸门应力进行分析,从宏观的角度探究在荷载的作用下钢闸门的应力形态,从而为现实类似工程提供一定的参考。
王嘉宝[8](2017)在《考虑流激振动的水工弧形钢闸门数值模型研究》文中指出水工弧形钢闸门在开启、关闭和开启一定的角度的过程当中,水工闸门会发生不同程度的系统振动现象。水工闸门系统的振动的剧烈程度在某些情况下会十分的严重,情况严重时会造成水工闸门系统的破坏和临近构筑物的一并破坏。在目前的研究中,对于水工弧形钢闸门振动问题的研究具有十分重要的现实意义。本文以某水电站泄洪洞中的一扇弧形钢闸门为研究对象,采用流固耦合理论,利用附加质量法对其进行静力分析、动力特性分析以及水体脉动压力作用下的动力响应分析;通过数值模拟计算得到了水工闸门在背后有水、无水及水工闸门的不同开启角度情况下的自振频率和振型特征,还有水工闸门的自振频率变化情况随闸门开度变化的内在变化规律。本文的主要结论如下:(1)静力分析结果显示,水工闸门的横梁以及纵梁的应力变化幅度相对较小,而且分布相对对称。闸门的上下臂在受力方面比较均匀,杆件的应力分布无论从规律上看还是从大小上看比较相似,说明弧形闸门的结构形式布置是合理的。水工弧形闸门系统的总体结构变形效应存在很强的三维空间效应,故采用平面基础理论尚不可以较合理的计算并呈现出三维空间效应的问题。(2)由于水体的附加质量的影响,有水时弧形钢闸门的自振频率特性性对于无水时要低很多;水工闸门背后的水头随时间降低的过程中水工闸门自身的自振频率情况在逐渐的扩大;且闸门的开度增加时,闸门的自振频率逐渐增大。(3)闸门作第一阶主振动时的特点是启闭杆伸缩,闸门振动,不变形。水体优势脉动频率在4Hz以下,水头28m时第一阶主振动频率为4.9Hz,大于水体的优势脉动频率,故弧门不会产生较大的振动。(4)动力响应的最大脉动应力值发生在面板,0.2开度时面板最大Mises应力为2.32MPa,其他组成系统的构件的最大Mises应力值为1.57MPa,这一数值和由静力荷载(水压)导致的静应力相比(100至200Mpa之间),在数值上甚至可以忽略不计入,即水流脉动引起的应力较小的主要原因是闸门背后水体脉动造成的压力较小。本文研究结论可以为水工弧形钢闸门的设计提供参考。
丁峰[9](2015)在《弧形钢闸门自振频率及支臂稳定性分析》文中指出怀柔水库西溢洪道是怀柔水库重要的水工建筑物组成部分。怀柔水库西溢洪道闸的闸门型式采用弧形钢闸门,其主要尺寸为12m×6.3m(宽×高),采用固定卷扬式启闭机启闭。其主要功能是防洪蓄水,其运行工况主要为全开、全闭两种状态。本文简要阐述了有限元法的原理及分析过程,介绍了ANSYS有限元软件的基本情况,引入基于ANYS平台的结构自振频率和结构稳定性分析原理。借助ANSYS有限元分析软件,本文建立了怀柔水库西溢洪道弧形钢闸门有限元分析模型,计算了闸门闭门到底和闸门提升两种状态下的自振频率,并分析比较了两种状态下的自振频率变化规律。同时利用特征值屈曲分析方法对支臂稳定性进行了分析,计算得出了支臂前十阶的临界屈曲荷载及失稳模态,并总结了支臂相关参数对支臂稳定性的影响变化规律。本文得出了怀柔水库西溢洪道闸弧形钢闸门的自振频率及支臂稳定性的分析结果,从而为闸门的安全有效运行管理提供技术支撑,同时得出的支臂稳定性变化规律为弧形钢闸门的设计提供借鉴参考。本文主要结论如下:1、在闸门完全关闭到底的状态下,闸门几乎不存在发生共振的可能性。但在闸门刚刚提门开启的状态时,闸门发生共振的可能性大大增加。2、除第1阶自振频率有较大差异外,两种状态下的其他各阶频率基本相同,振型也基本类同。并且随着阶数的增加,自振频率也相应增大。3、两种状态下,如闸门发生共振,振动情况都相当严重,因此应对闸门发生共振的可能性给予充分关注,适当时采取措施避免共振发生。4、闸门支臂主梁在发生结构失稳时,其主要形式为支臂主梁绕其翼缘平面的变形。前十阶屈曲模态主要表现为支臂上主梁的失稳变形,且前十阶的临界屈曲荷载基本相同。并且失稳变形值随着阶数的增加而逐渐减小。5、支臂主梁的各参数中以支臂主梁腹板高度的变化对支臂稳定性影响最大,翼缘宽度次之。其他因素如支臂夹角、立柱截面中的腹板高度、翼缘宽度、斜支杆的直径和壁厚大小的变化都对支臂稳定性几乎无影响。
刘悦鑫[10](2014)在《弧形钢闸门三维非线性有限元分析》文中研究指明建国以来,我国水利水电工程采用了大量的弧形钢闸门,经过长期运行,早期的一些闸门因采用平面假定体系设计方法,导致计算结果与实际的空间受力状态有一定的偏差,从而引发安全事故。近30多年来,空间有限元法逐渐成熟并在弧形钢闸门三维分析方面得到应用,然而,静力方面的研究大多局限于弧形钢闸门应力、变形的线性分析,而且,在建模阶段,大多没有考虑面板后面的加劲肋,在分析阶段,没有对弧形闸门的静力稳定性进行分析。此外,随着闸门的长期使用,闸门的锈蚀问题日益突出,但国内对弧形钢闸门面板局部锈蚀的研究仍十分有限。因此,本文进行了以下几个方面的研究:以不带有支臂腹杆的弧形钢闸门为研究对象,运用有限元法对其设计水头下的静力稳定性进行了非线性分析,并与规范中空间稳定计算公式的计算结果进行了对比,同时研究了桁架布置形式和截面尺寸对弧形钢闸门静力稳定的影响;对有、无面板加劲肋构件的弧形钢闸门进行了非线性分析,对比了两个模型的应力和位移结果,在此基础上,模拟了有加劲肋构件的弧形钢闸门面板的局部锈蚀,并对弧形钢闸门的锈蚀敏感部位及闸门最大应力随锈蚀深度的变化规律进行了研究。分析结果表明:在静水压力作用下,支臂桁架平面内不设置腹杆时,支臂会出现失稳破坏,故静力方面的研究不能仅局限于弧形钢闸门应力、变形的线性分析,还要对闸门的非线性稳定性进行校核。利用钢结构设计规范中的空间稳定计算公式对不设置腹杆的支臂稳定性进行校核,得出支臂未出现失稳现象的结论,然而,由ANSYS软件计算结果得知该支臂已发生弯扭失稳,这就说明,规范中的稳定计算公式不能全面考虑支臂的空间受力状态和几何非线性,为安全起见,有必要使用有限元法对弧形钢闸门进行结构校核。在支臂桁架平面内设置腹杆和减小支臂的腹板高度、增加翼缘宽度两种措施可以提高空间支臂构件的屈曲应力,从而有效避免弧形钢闸门的失稳破坏;有面板加劲肋后,闸门面板应力由不能满足强度要求的180MPa减小到能满足规范的要求的150MPa,说明面板加劲肋是保证闸门结构安全的重要构件之一,建立闸门的三维模型时不能忽略加劲肋构件;弧形钢闸门未出现锈蚀时等效应力较大的部位是其锈蚀敏感部位,闸门该部位出现锈蚀后,其最大应力值随锈蚀深度加大基本呈线性增加,当锈蚀深度达到一定程度时,该区域可能进入塑性状态,因此,管理人员对弧形钢闸门定期检测时应先对未出现锈蚀时等效应力较大的位置进行检测,为了避免闸门发生强度破坏,检测发现锈蚀后,应该及时对锈蚀部位进行维护。
二、三峡导流底孔弧形钢闸门结构应力有限元分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、三峡导流底孔弧形钢闸门结构应力有限元分析(论文提纲范文)
(1)高水头平面闸门闭门失效与结构破坏机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 闸门事故发生原因及破坏型式 |
1.2.2 闸门水力特性研究进展 |
1.2.3 平面闸门振动特性研究进展 |
1.2.4 闸门结构承载特性研究进展 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线及创新点 |
第2章 平面闸门运行失效典型案例分析 |
2.1 平面闸门动水闭门失效 |
2.1.1 水电站进水口事故闸门闭门失效 |
2.1.2 泄洪平面事故闸门闭门失效与爬行振动 |
2.2 某工程平面闸门结构失效 |
2.2.1 工程概况 |
2.2.2 事故节点 |
2.2.3 断口及残骸 |
2.2.4 冲坑形态 |
2.3 本章小结 |
第3章 平面闸门动水闭门失效及爬振机理研究 |
3.1 闸门动水闭门水力特性模型试验研究 |
3.1.1 脉动压强和闭门持住力分析 |
3.1.2 主横梁开孔减载的水力特性改善效果研究 |
3.2 平面闸门动水闭门爬振机制研究 |
3.2.1 闸门闭门爬振理论模型 |
3.2.2 闸门闭门爬振过程反演 |
3.3 闸门闭门爬振防控措施研究 |
3.3.1 闸门爬振影响因素的试验研究 |
3.3.2 闸门爬振防控工程措施 |
3.4 本章小结 |
第4章 平面闸门结构破坏机制与反馈推演分析研究 |
4.1 平面闸门主横梁主导型破坏机制研究 |
4.1.1 主横梁开孔的强度弱化效应 |
4.1.2 主横梁超载破坏 |
4.1.3 主横梁屈曲破坏 |
4.1.4 小结 |
4.2 平面闸门焊缝主导型破坏机制研究 |
4.2.1 平面闸门焊缝应力分布特性 |
4.2.2 单节溃决失效准静态数值模拟 |
4.2.3 整体溃决失效推演模型 |
4.2.4 小结 |
4.3 基于闸门残骸的破坏全过程反演分析 |
4.3.1 残骸拼接 |
4.3.2 连续溃决过程 |
4.3.3 溃决过程关键节点判定 |
4.4 本章小结 |
第5章 闸门结构失效的其他影响因子反演分析 |
5.1 通气孔射流动水压力 |
5.1.1 物理模型试验 |
5.1.2 模型试验结果 |
5.2 节间焊缝射流动水压力 |
5.2.1 物理模型试验 |
5.2.2 闸门动响应评估 |
5.2.3 节间射流数值模拟分析 |
5.3 脉压荷载影响分析 |
5.4 基于廊道冲坑形态的破坏过程反演分析 |
5.4.1 冲坑形成机制的物模试验 |
5.4.2 基于冲坑的闸门破坏模式判定 |
5.4.3 冲坑对坝体结构的影响 |
5.5 本章小结 |
第6章 闸门失效孔口封堵方案研究 |
6.1 孔口拍门撞击力研究 |
6.2 孔口封堵拍门方案物理模型试验 |
6.2.1 物模模型试验设计 |
6.2.2 不同拍门形式下拍门力特性 |
6.3 拍门方案的实施 |
6.3.1 浮箱式拍门及其实施过程 |
6.3.2 其他类型拍门建议 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 本文主要结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
发表的论文和参加科研情况 |
致谢 |
(2)压杆布置对弧形闸门的静动力特性影响分析(论文提纲范文)
摘要 |
英文摘要 |
1 引言 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 弧形闸门结构计算与优化 |
1.2.2 弧形闸门动力特性 |
1.3 本文的主要研究工作 |
2 弧形闸门三维有限元分析理论与方法 |
2.1 有限元法简介 |
2.2 静力分析下的单元简介 |
2.2.1 薄板单元简介 |
2.2.2 梁单元简介 |
2.3 闸门自振特性分析理论 |
2.4 闸门谐响应分析理论 |
3 弧形闸门三维有限元建模 |
3.1 闸门的建模过程 |
3.2 闸门的单元选择 |
3.3 闸门的材料属性 |
3.4 闸门的约束和加载 |
4 弧形闸门静力有限元分析 |
4.1 强度和刚度判别准则 |
4.1.1 强度判别准则 |
4.1.2 刚度判别准则 |
4.2 弧形闸门的变形对比分析 |
4.3 弧形闸门的受力对比分析 |
4.4 弧形闸门的弹性临界荷载 |
4.5 弧形闸门的弹塑性极限荷载 |
5 弧形闸门动力有限元分析 |
5.1 动力有限元分析的基本步骤 |
5.2 弧形闸门自振特性分析 |
5.3 弧形闸门谐响应分析 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(3)乌东德水电站水工闸门动力安全评价(论文提纲范文)
1 泄洪洞闸门简介 |
2 模型试验 |
2.1 数值模型 |
2.1.1 有限单元法基本理论 |
2.1.2 模态分析基本理论 |
2.1.3 有限元模型及材料属性 |
2.1.4 闸门设计水位条件下静力计算边界条件 |
2.1.5 闸门自振频率数值计算边界条件 |
2.2 闸门物理模型 |
2.2.1 模型相似率 |
2.2.2 模型及材料 |
2.2.3 应力、加速度和脉动压力测点布置 |
2.2.4 测试方法 |
(1) 自振特性。 |
(2) 流激振动。 |
3 模态分析结果对比 |
4 应力结果分析 |
5 共振校核 |
6 结 论 |
(4)基于混沌理论的弧形闸门流激振动特性分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 闸门流激振动的研究概况 |
1.2.2 闸门流激振动研究中存在的问题 |
1.2.3 混沌理论的研究现状 |
1.3 本文的研究内容及方法 |
第2章 基于小波分析的弧形闸门振动数据降噪 |
2.1 弧形闸门面板脉动压力信号功率谱密度分析 |
2.2 小波阈值降噪方法 |
2.2.1 小波阈值降噪方法步骤 |
2.2.2 小波变换与几种常用的基函数 |
2.2.3 小波降噪阈值函数的选取 |
2.2.4 小波降噪阈值的选取 |
2.2.5 降噪性能评价方法 |
2.3 弧形闸门振动面板脉动压力信号降噪 |
2.3.1 分解层数与小波基函数的选择 |
2.3.2 阈值函数与阈值估计方法的选择 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于混沌理论的弧形闸门支臂振动特性 |
3.1 混沌理论研究分析方法 |
3.1.1 相空间重构 |
3.1.2 时间序列混沌特征量 |
3.2 工程概况与原型观测内容 |
3.2.1 工程概况 |
3.2.2 原型观测试验内容 |
3.3 弧形闸门支臂振动加速度观测数据分析 |
3.3.1 弧形闸门支臂的流激振动 |
3.3.2 弧形闸门支臂振动加速度序列相空间重构 |
3.3.3 弧形闸门支臂振动加速度时间序列混沌特征量 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于混沌理论的弧形闸门面板振动特性 |
4.1 工程概况与模型试验内容 |
4.1.1 工程概况 |
4.1.2 水电站弧形工作闸门水力模型设计 |
4.1.3 水电站弧形工作闸门模型试验内容 |
4.2 弧形闸门面板脉动压强测试数据分析 |
4.2.1 弧形闸门面板脉动压强 |
4.2.2 弧形闸门面板脉动压强时间序列相空间重构 |
4.2.3 弧形闸门面板脉动压强时间序列混沌特征量 |
4.3 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.1.1 本文主要研究工作总结 |
5.2 本文创新点 |
5.3 不足与展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(5)平面钢闸门流固耦合振动特性及稳定性研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 前言 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 闸门振动破坏实例 |
1.2.2 闸门流激振动研究现状 |
1.2.3 水工闸门振动激励机理研究现状 |
1.3 论文研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究方法 |
1.3.3 技术路线 |
1.3.4 研究创新点 |
2 材料与方法 |
2.1 工程背景 |
2.2 基本原理 |
2.2.1 流固耦合问题数值分析方法 |
2.2.2 流固耦合振动与平面闸门有限元分析 |
2.2.3 有限元法分析步骤 |
2.2.4 有限元法优点 |
2.2.5 影响因子 |
2.2.6 流固耦合基本原理 |
2.3 运动方程建立 |
2.3.1 流体动压力计算 |
2.3.2 流体—结构耦合面上的动压力计算 |
2.3.3 等效节点荷载 |
2.3.4 单元刚度矩阵 |
2.4 闸门流固耦合振动方程 |
2.5 特征值和特征向量求解方法 |
2.5.1 子空间迭代法 |
2.5.2 Lanczos 算法 |
2.6 平面钢闸门有限元分析 |
2.7 闸门流固耦合分析有限元模型 |
2.7.1 ANSYS数值模拟软件介绍 |
2.7.2 ANSYS软件特点 |
2.8 平面钢闸门有限元模型建立 |
2.8.1 闸门实体建模及其有限元模型 |
2.8.2 水体有限元模型 |
2.8.3 有限元模型模型物理参数 |
2.8.4 有限元模型离散化 |
2.8.5 边界条件及约束处理 |
2.9 本章小结 |
3 结果与分析 |
3.1 平面钢闸门结构自振特性分析 |
3.1.1 干模态分析 |
3.1.2 流固耦合对平面钢闸门自振频率的影响(湿模态分析) |
3.1.3 闸门自重分析 |
3.2 平面钢闸门结构受水流脉动荷载计算结果及分析 |
3.2.1 闸门位移及应力分析 |
3.2.2 闸门应变分析 |
3.3 本章小结 |
4 讨论 |
4.1 闸门防振措施 |
4.2 闸门稳定性优化方案 |
4.3 预期展望 |
4.4 本章小结 |
5 结论 |
5.1 归纳总结 |
6 参考文献 |
7 致谢 |
8 攻读学位期间发表论文情况 |
(7)双悬臂钢叠梁闸门静动力学有限元分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究意义 |
1.3 国内外研究进展 |
1.3.1 国内研究进展 |
1.3.2 国外研究进展 |
1.4 主要研究内容和技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.3 本文的研究路线 |
第二章 钢叠梁闸门的结构布置和有限元分析方法 |
2.1 钢叠梁闸门型式和结构布置 |
2.1.1 闸门型式 |
2.1.2 闸门的组成 |
2.1.3 闸门的结构布置 |
2.2 钢闸门的结构特征尺寸 |
2.2.1 工程概述 |
2.2.2 钢叠梁闸门特征尺寸 |
2.3 基于workbench的有限元分析 |
2.3.1 有限元WORKBENCH简介 |
2.3.2 ANSYS workbench的计算分析过程 |
2.3.3 有限元法的优点 |
2.3.4 有限元分析步骤 |
2.4 钢叠梁闸门模型单元的选择 |
2.5 本章小结 |
第三章 钢叠梁闸门静力学分析 |
3.1 静力学分析的有限单元法 |
3.1.1 单元的位移模式和形函数 |
3.1.2 单元应变和应变矩阵 |
3.1.3 应力和应力矩阵 |
3.1.4 单元刚度矩阵和节点平衡方程 |
3.1.5 法的整体合成 |
3.2 钢叠梁闸门静力分析 |
3.2.1 闸门材料及结构 |
3.2.2 双悬臂闸门有限元分析方法 |
3.2.3 双悬臂钢叠梁闸门有限元模型建立 |
3.2.4 模型单元类型的比较 |
3.2.5 约束边界条件 |
3.2.6 荷载及约束条件 |
3.2.7 闸门刚度分析 |
3.2.8 闸门应力分析 |
3.3 钢材的选择 |
3.4 本章小结 |
第四章 双悬臂钢闸门不考虑耦合的干模态分析 |
4.1 钢闸门动力学分析简介 |
4.2 动力学分析的基本方法和步骤 |
4.2.1 动力学分析的基本方程和分析类型 |
4.2.2 闸门结构的动力特性 |
4.2.3 动力学求解方法 |
4.2.4 动力学分析的建模 |
4.2.5 动力学中的质量矩阵 |
4.3 动力学分析种类 |
4.4 谐响应分析 |
4.4.1 谐响应分析的求解方法 |
4.5 动力学分析的步骤 |
4.5.1 模态分析的基本步骤 |
4.5.2 谐响应分析的基本步骤 |
4.6 模态分析原理 |
4.6.1 干模态的理论分析 |
4.6.2 干模态提取方法 |
4.6.3 双悬臂钢叠梁闸门自振特性 |
4.6.4 双悬臂闸门的干模态计算分析 |
4.7 本章小结 |
第五章 考虑耦合作用的湿模态分析 |
5.1 概述 |
5.2 流固耦合的振动理论 |
5.2.1 流固耦合的振动控制方程 |
5.2.2 动水压力向量p的确定和附加质量阵 |
5.2.3 流固耦合的原理 |
5.2.4 耦合模态计算方法 |
5.2.5 流固耦合的分析步骤 |
5.3 双悬臂钢叠梁闸门流固耦合振动模态特性分析 |
5.3.1 耦合模态介绍 |
5.3.2 耦合模态声场分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及硕士学位期间发表的论文和科研成果 |
(8)考虑流激振动的水工弧形钢闸门数值模型研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 闸门振动现象概述 |
1.2.1 闸门的振动机理 |
1.2.2 闸门的振源分类 |
1.3 关于闸门振动方面的研究方法 |
1.3.1 原型观测法 |
1.3.2 室内模拟试验法 |
1.3.3 数值分析方法 |
1.4 闸门流激振动研究的理论基础 |
1.5 问题提出 |
1.6 本文的主要工作 |
2 闸门的有限元计算分析方法 |
2.1 有限元法的基本原理 |
2.1.1 有限元法基本理论及思路 |
2.1.2 有限单元法分析的过程 |
2.1.3 有限单元法的计算理论 |
2.2 ANSYS数值分析软件 |
2.2.1 ANSYS数值软件介绍 |
2.2.2 ANSYS软件的特点 |
2.3 弧形钢闸门有限元模型的建立 |
2.4 本章小结 |
3 弧形钢闸门自振特性分析 |
3.1 引言 |
3.2 水工闸门的模态分析基本过程和基本状态方程 |
3.3.1 基本分析过程 |
3.3.2 基本计算方程 |
3.3 弧形闸门脉动压力的频谱分析方法 |
3.4 本章小结 |
4 某大渡河弧形钢闸门静力计算分析 |
4.1 引言 |
4.2 工程背景及弧门的基本参数 |
4.2.1 概述 |
4.2.2 计算基本参数 |
4.3 计算工况、荷载及边界条件 |
4.4 弧形钢闸门结构静力分析 |
4.4.1 弧形钢闸门在正常蓄水位时的变形分析和应力分析 |
4.4.2 弧形闸门在校核蓄水位时的变形分析和应力分析 |
4.5 本章小结 |
5 某大渡河弧形闸门流激振动动力特性研究 |
5.1 引言 |
5.2 计算工况及边界条件 |
5.3 局部开启时的脉动水压力计算 |
5.4 闸门自振特性的计算分析 |
5.4.1 自振频率分析 |
5.4.2 振型分析 |
5.5 闸门动力响应的计算分析 |
5.5.1 弧门的动力荷载 |
5.5.2 弧门的动力响应计算结果 |
5.6 结论 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文 |
致谢 |
参考文献 |
(9)弧形钢闸门自振频率及支臂稳定性分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 工程背景概况 |
1.3 研究目的和意义 |
1.4 主要研究方法及进展 |
1.4.1 闸门振动 |
1.4.2 支臂稳定性 |
1.5 本文工作路线 |
第2章 ANSYS计算结构自振频率及稳定性分析原理 |
2.1 有限元法 |
2.2 ANSYS软件 |
2.3 结构自振频率 |
2.4 结构稳定性分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 弧形钢闸门有限元模型的建立 |
3.1 弧形钢闸门有限元分析模型 |
3.2 本章小结 |
第4章 弧形钢闸门自振频率计算及结果分析 |
4.1 闸门闭门状态时的自振特性分析 |
4.2 闸门刚刚提升状态时的自振特性分析 |
4.3 两种状态闸门自振特性分析比较 |
4.4 本章小结 |
第5章 支臂稳定性分析 |
5.1 闸门支臂特征值屈曲分析 |
5.1.1 支臂建模 |
5.1.2 支臂特征值屈曲分析结果 |
5.2 支臂参数对支臂稳定性的影响分析 |
5.2.1 闸门支臂夹角对临界屈曲荷载的影响 |
5.2.2 闸门支臂主梁截面尺寸对临界屈曲荷载的影响 |
5.2.3 闸门支臂立柱截面尺寸对临界屈曲荷载的影响 |
5.2.4 闸门支臂斜支杆截面尺寸对临界屈曲荷载的影响 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 研究总结 |
6.2 需进一步开展的工作 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(10)弧形钢闸门三维非线性有限元分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 闸门结构的发展历史及弧形钢闸门的应用实践 |
1.1.1 闸门结构的发展历史 |
1.1.2 弧形钢闸门的应用实践 |
1.2 弧形钢闸门的静力研究概况 |
1.2.1 弧形钢闸门的分析方法 |
1.2.2 结构稳定理论发展历程 |
1.2.3 锈蚀对弧形钢闸门的影响研究 |
1.3 本文研究意义和主要内容 |
2 弧形钢闸门三维非线性分析基本理论 |
2.1 有限元法简介 |
2.1.1 有限元法的求解思路 |
2.1.2 有限元法的优点 |
2.2 非线性理论 |
2.2.1 几何非线性理论 |
2.2.2 材料非线性理论 |
2.3 非线性有限元的稳定分析方法 |
2.4 压弯构件的稳定计算公式 |
2.5 本章小结 |
弧形钢闸门非线性静力稳定研究 |
3.1 弧形钢闸门建模 |
3.1.1 几何建模 |
3.1.2 实体建模 |
3.2 弧形钢闸门约束的处理 |
3.3 弧形钢闸门的计算荷载 |
3.4 弧形钢闸门的稳定计算 |
3.4.1 弧形钢闸门的计算模型 |
3.4.2 弧形钢闸门空间整体稳定计算 |
3.4.3 弧形钢闸门支臂构件的稳定计算 |
3.4.4 弧形钢闸门失稳的改善措施 |
3.5 本章小结 |
4 弧形钢闸门非线性应力、变形计算 |
4.1 弧形钢闸门的计算模型 |
4.2 弧形钢闸门面板加劲肋对闸门应力的影响 |
4.3 弧形钢闸门面板加劲肋对闸门位移的影响 |
4.4 弧形钢闸门锈蚀的模拟及结果分析 |
4.4.1 弧形钢闸门面板锈蚀的模拟 |
4.4.2 弧形钢闸门面板的锈蚀敏感部位 |
4.4.3 弧形钢闸门面板应力随锈蚀深度的变化规律 |
4.5 本章小结 |
5 主要研究结论和今后工作展望 |
5.1 主要研究结论 |
5.2 今后工作展望 |
参考文献 |
论文发表情况 |
作者简历 |
致谢 |
四、三峡导流底孔弧形钢闸门结构应力有限元分析(论文参考文献)
- [1]高水头平面闸门闭门失效与结构破坏机理研究[D]. 陈林. 天津大学, 2020(01)
- [2]压杆布置对弧形闸门的静动力特性影响分析[D]. 兰佳欣. 东北农业大学, 2020(04)
- [3]乌东德水电站水工闸门动力安全评价[J]. 顾功开,徐栋栋,李德. 人民长江, 2020(03)
- [4]基于混沌理论的弧形闸门流激振动特性分析[D]. 杨佼佼. 天津大学, 2019(01)
- [5]平面钢闸门流固耦合振动特性及稳定性研究[D]. 陈扬. 山东农业大学, 2019(01)
- [6]大型水工钢闸门的研究进展及发展趋势[J]. 王正中,张雪才,刘计良. 水力发电学报, 2017(10)
- [7]双悬臂钢叠梁闸门静动力学有限元分析[D]. 赵营. 河北工程大学, 2017(08)
- [8]考虑流激振动的水工弧形钢闸门数值模型研究[D]. 王嘉宝. 华北水利水电大学, 2017(03)
- [9]弧形钢闸门自振频率及支臂稳定性分析[D]. 丁峰. 清华大学, 2015(08)
- [10]弧形钢闸门三维非线性有限元分析[D]. 刘悦鑫. 河北农业大学, 2014(03)