基于Pro/Mechanica的水轮发电机负荷上机架优化设计

鉴于水轮发电机负荷上机架承受高载荷的特点,运用Pro/E软件中的Pro/Mechanica模块,对水轮发电机负荷上机架进行静应力分析和优化设计,为其快速设计提供了可靠的理论依据.     

预应力U型薄壳渡槽结构静动力分析

采用壳体单元和三维等参单元，对大型预应力U型薄壳渡槽静动力特性进行了三维有限元分析。给出了静力分析结果，并与模型试验作了对比。结果表明：结构最大压应力和最大拉应力均满足强度要求。最大位移也满足刚度要求，同时进行了结构的动力特性的计算分析，为渡槽的抗震设计提供依据。     

启闭机机架结构强度三维有限元分析

根据传统方法设计的一种启闭机机架结构，对其用ANSYS软件建模，进行三维有限元分析，发现材料的强度足够，在卷筒座处应力比较大，其他部位应力较小，材料出现冗余现象。应在安全可靠的基础上，减小启闭机机架钢板的厚度，从而降低工程造价。该机架的有限元分析是合理的，可以为启闭机机架的自主设计和结构优化提供科学的依据。     

基于流固耦合及Kriging模型的离心泵叶轮优化

为提高离心泵叶轮的水力效率及结构性能,提出了流固耦合仿真技术与代理模型相结合的优化设计方法。通过均匀试验设计与CFD/CSD单向耦合仿真获得了样本数据,进而运用Kriging方法,分别建立离心泵叶轮效率、离心泵叶轮最大变形、离心泵叶轮最大应力与影响因素之间的代理模型。在此基础上,采用SQP算法求解以水力效率最大为目标函数,且考虑了离心泵叶轮的强度和刚度约束的优化模型。将该方法用于某离心泵叶轮的优化设计,结果表明取得了很好的效果。     

基于FEM的水轮发电机上机架的结构改进

针对某电站水轮发电机上机架出现的裂纹情况,采用有限单元法,运用I-Deas分析软件,建立了上机架的有限元模型,通过分析得知原结构的最大等效应力值出现部位与裂纹产生位置完全吻合;结合上机架在现场的实际布局,对其结构进行多个方案的优化对比分析,最终决定对高应力区进行局部优化,结果表明,上机架的最大应力值在强度安全范围之内,改进方案可行。     

基于ANSYS Workbench的水电站坝后浅埋管响应曲面优化分析

采用ANSYS Workbench有限元分析软件,建立了李家峡水电站坝后浅埋管的三维实体模型和有限元模型,对其进行静态分析。以浅埋管钢衬厚度、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,进行了浅埋管响应曲面的优化分析;最后对优化前后的分析结果进行了对比分析。结果显示,结构优化后可以有效地提高压力管道的设计质量,降低工程造价。     

基于多目标与多目标协同优化的钢桁架桥结构优化

基于多目标和多目标协同优化算法对钢桁架桥进行了优化设计。在规范要求内,以结构的最大单元有效应力、最大节点位移和结构体积作为目标函数,梁截面尺寸作为设计变量,并使用离散变量的形式进行描述,采用多目标和多目标协同两种优化方法对其设计。计算结果表明,多目标协同优化方案效果更优,研究结果可为今后钢桁架桥的设计提供参考。     

基于ANSYS的水电机组结构特性分析

下机架和顶盖是水电机组的重要部件,其结构特性对机组的稳定运行有很大影响。运用SolidWorks软件对某抽水蓄能电站的下机架和顶盖建立几何模型,将几何模型导入ANSYS软件完成有限元模型的建立并对模型进行静力分析与模态分析。分析结果表明,在多种载荷下机架和顶盖的应力小于材料许用应力,变形小于设计标准值,具有良好的刚强度;下机架和顶盖的前6阶固有频率均避开主要激振频率,且避开范围大于10%,不会引发机组共振。最后可得出结论,下机架和顶盖具有良好的结构特性。     

岔管加强件设计比较

本文出较了高压钢管岔管分岔口加强件的三种设计，即内加劲板和两种外加劲梁。最终的优化设计取重量(体积)最小而又符合特定应力约束条件的结构。虽然三种设计都是用有限元法作出的，但内加劲板设计作为一个优化设计问题进行了显式特性分析，达到了更高程度的优化。     

淮安市清隆桥泵站空箱挡墙拓扑优化设计研究

基于拓扑优化设计理论和方法，研究空箱挡土墙结构优化设计问题。以清隆桥泵站进水侧空箱挡土墙为例，以挡墙应变能最小为目标函数，以挡墙结构体积、强度、抗滑稳定、抗倾覆稳定等为约束条件构建拓扑优化计算模型，实现了对空箱挡土墙的结构优化及轻量化设计。利用有限元软件对优化后的结构进行稳定性复核，结果表明空箱挡土墙结构的强度、抗滑稳定、基地应力等指标均满足要求，验证了拓扑优化结果的可靠性，为挡土墙结构优化设计提供参考。     

三峡地下电站27号机组蜗壳不同埋设方式下结构静力分析

三峡地下电站27号机组厂房蜗壳外围混凝土结构上下游侧及左侧与基岩相连,其变形会受到基岩的约束作用,受力情况特殊,需进行蜗壳埋设方式研究。采用三维接触非线性有限元法对27号机组段蜗壳流道及其外围混凝土结构和围岩进行分析,为蜗壳埋设方式的选择和配筋设计提供科学依据。研究表明:直埋方案拉应力最大,所需配筋也最多,不经济;垫层方案除局部区域外,拉应力普遍较小,不能充分发挥钢衬钢筋混凝土结构的联合承载作用;组合方案的应力介于直埋方案与垫层方案之间,但下机架基础相对上抬位移接近控制标准。     

水轮发电机负荷下机架有限元计算及实测对比

水轮发电机的负荷下机架主要用于承重,对转轮调心、机组稳定起着至关重要的作用。应用有限元计算方法对下机架进行结构刚度分析,并现场测量挠度及对计算进行校核,以确保富春江1号机组下机架结构设计合理,刚度符合要求。图6幅。     

渭河拦河闸闸室抗震安全复核

以渭河拦河闸为例,基于ADINA有限元分析软件,建立拦河闸三维有限元模型,采用振型分解反应谱法对闸室结构进行地震动响应计算分析,并根据计算结果对拦河闸进行抗震安全评价。计算结果表明：拦河闸闸室结构前5阶振型主要体现为横梁和机架桥结构的振动,符合一般规律;边孔横梁与机架桥联接部位以及机架桥与闸墩联接部位出现了较大拉应力,其最大拉应力数值超过了混凝土动态抗拉强度标准值,但考虑局部配筋量后,拉应力数值满足安全需求;在地震作用最不利工况下,拦河闸整体闸室结构抗滑稳定安全因数为1.68,满足安全需求;拦河闸抗震安全满足标准要求,其抗震等级评定为A级。     

弧形闸门支铰大梁梁高优化分析

弧形闸门支铰大梁的梁高关系着闸室的稳定和施工经济问题。以某泄洪洞进水塔的弧形闸门支铰大梁梁高优化设计为例,利用ABAQUS有限元计算方法对不同梁高的支铰大梁进行了结构计算和应力分析,研究大梁在弧形闸门推力作用下的变形和其与侧墙交界面上的应力分布情况。结果表明:在考虑山体作用后,梁高为3.5 m的支铰大梁其最大主拉应力已低于混凝土的抗拉强度设计值,在保证支铰大梁结构安全的基础上,兼顾了工程经济效益。可为今后弧形闸门支铰大梁设计提供有效参考。     

以应力为目标的拱坝体型优化线性规划模型

以最大主拉应力最小作为目标函数，建立了拱坝体型优化设计的线性规划模型．以该模型计算某高拱坝的结果表明，以应力为目标的拱坝体型优化设计，可合理地调整坝体应力状态，从而获得更高的安全储备．     

锅炉钢框架抗震结构的多目标多级优化设计

电站锅炉钢架是一种大型复杂的钢结构。将多目标和多级优化设计理论应用于锅炉钢框架的抗震设计中,从安全性和经济性的角度对锅炉钢框架的优化设计进行了研究,通过优化得到一个既经济又安全的合理结构。用两级优化来完成锅炉钢框架抗震结构的优化过程,第一级优化考虑到承载力要求,根据规范提出了强度、刚度、稳定性等方面的约束条件,采用复形法以构件截面尺寸作为设计变量,将结构的整体位移目标函数作为第一级优化目标。第二级优化在第一级优化结论的基础上进行选优,参考规范截面最小尺寸、长细比等要求提出约束条件,利用罚函数法,以截面尺寸作为设计变量,将用钢量作为目标函数进行最优计算,得到一个在满足最大侧移情况下用钢量最小的结构设计方案。最后以某锅炉钢框架实例进行优化分析,并从工程造价,结构抗侧移能力等角度对优化前后的锅炉钢框架结构进行了对比分析,研究结果表明本文提出的理论和方法可以计算锅炉钢框架在最大侧移情况下的最优用钢量,研究结果可供工程设计参考。     

青浦桥静载试验分析

桥梁静载试验是分析桥梁静力特性的重要手段,为了分析上海青浦桥的静力特性及安全性能,以青浦桥主拱桥为研究对象,对桥梁结构的实际承载能力、刚度进行分析,以便了解结构的实际工作状况。试验结果表明,在相当于汽车-15级活载和恒载、变位、升降温和收缩应力共同作用下拱脚截面上缘3、L/8截面下缘和拱顶截面下缘主筋总应力小于5#钢规范规定的容许值,拱脚截面下缘、水面以上控制截面和L/4截面下缘混凝土应力小于拱肋25#混凝土容许压应力11.0 MPa;拱顶附近实腹段横向刚度偏小,维修时需适当提高其横向刚度。青浦桥目前主拱的承载能力满足设计荷载的安全承载要求。     

高架渡槽不同支撑结构型式动力特性研究

为探究不同支撑结构型式的动力特性为结构设计提供参考依据,利用有限元软件ABAQUS计算分析了高架渡槽在不同支撑结构型式下的振动模态及EL-Centro地震波激励过程中的响应位移及应力,结果表明空心墩的槽体刚度最大,地震响应位移变化量最小但应力较大,其它两种支撑结构型式地震响应相似,双排架结构材料用量较省且抗震性能较优越。     

竖轴潮流水轮机变臂长优化设计

本文提出动态变臂长竖轴潮流能水轮机优化设计概念。以双盘面多流管法为基础推导动态变臂长潮流水轮机水动力特性公式。模拟不同变臂长水轮机运行工况,验证该优化设计思路。结果表明动态变臂长设计能够改善竖轴潮流水轮机水动力特性,为潮流水轮机的优化设计提出了一种新方法。     

地基对水闸抗震性能的影响研究

考虑地基和不同边界条件,选用时程分析方法,应用有限元软件ANSYS对某水闸结构进行动力分析,结果表明:地基不仅对水闸闸室结构动位移有放大作用,而且还延迟了闸室结构的地震动位移,但对水闸的机架桥和启闭机房影响很小。另外地基不仅放大了水闸结构的动应力响应,而且还延后了水闸结构地震动应力的出现,其对水闸闸室结构的放大作用最大,机架桥次之,启闭机房最小。