滑坡涌浪作用下弧形闸门动力响应数值分析

库岸滑坡是一种常见的地质灾害,滑坡体入库后诱发的涌浪可能会严重威胁库区内闸门结构稳定性。针对弧形钢闸门在滑坡涌浪作用下的动力响应问题,以某深孔弧形工作闸门为例,通过自编有限元程序模拟滑坡涌浪过程,将计算出的涌浪动水压力转化为闸门的节点荷载,基于动力时程法得到闸门动力响应,并结合闸门静力计算结果进行对比分析。结果表明,在滑坡涌浪作用下,主梁后翼缘和竖梁后翼缘的应力响应最大,闸门各个构件中支臂的位移响应最大;相比于正常蓄水位时的滑坡涌浪,死水位时的滑坡涌浪对闸门结构应力和位移响应的影响更大。     

大型水工弧形钢闸门流激振动物理模型—数值模型计算分析

针对大型弧形闸门在局部开启过程中因受水流脉动压力而导致的振动问题,以某水利枢纽弧形工作闸门为例,通过建立闸门有限元模型,计算了在考虑流固耦合影响下闸门的自振特性,并与模型试验测得的脉动压力特性进行对比,发现闸门发生共振的可能性不大。在模型试验测得的水流脉动压力的基础上,利用随机振动方法计算出闸门在典型水位不同开度下流激振动应力响应和位移响应。根据计算分析结果对大型弧形闸门的振动安全进行评价,并对闸门的安全运行调度提供合理的建议。     

大跨度弧形闸门静动力学数值分析

针对大跨度弧形闸门结构受力复杂且易发生弯曲变形和振动问题,采用有限元软件ANSYS对弧形闸门进行分析计算,对闸门主要部件的应力状态及变形情况进行了校核,分析了闸门自振频率的影响因素,全面评估了闸门的安全性能。并以目前国内跨度最大的某弧形闸门为研究对象,对不同工况下闸门的刚度和强度进行了计算,考虑流体与闸门之间的流固耦合作用,利用附加水体法分析了水体对闸门自振频率的影响,同时还研究了不同开度闸门自振频率变化情况。结果表明,弧形闸门总体强度和刚度满足设计要求,主要部件存在局部应力集中;水体作用使闸门的自振频率有一定程度的减小;随开度的增加,闸门的振动频率有不同程度的增加。     

船舶撞击作用下弧形闸门的动力响应

为得到水工弧形闸门正常运行时在船舶撞击作用下的动力响应,预测了闸门可能出现的破坏模式,评价了闸门结构安全并探寻有效的防护措施,采用非线性有限元数值方法,考虑闸门材料的弹塑性、失效及结构大变形,模拟船舶正面撞击弧形闸门过程,分析了弧形闸门结构瞬态动力响应。计算结果表明,闸门结构安全防护重点区域为垂直隔板、边梁与上主横梁相交的部位,闸门支臂结构的振动明显,其动力稳定性问题需引起重视,并提出加大隔板、边梁的梁高,提高钢材强度,增设加劲板及在闸门上游适当高程设置横跨于闸室的柔性防撞缆索,以吸收撞击船动能,减小撞击荷载等安全防护措施。     

基于混沌理论的弧形闸门支臂振动特性

为了研究弧形闸门支臂的振动问题,采用混沌理论对时间序列进行处理,确定延迟时间τ、嵌入维数m进行相空间重构,并计算时间序列的混沌特征值,进而研究弧形闸门在启闭过程中振动的复杂性。以某水电站弧形闸门支臂振动为研究对象,根据支臂振动加速度原型观测资料,分析不同开度的振动情况,发现启门振动的复杂程度高于闭门工况,小开度的振动复杂程度更高,且支臂振动的复杂程度为与面板连接位置最大,与闸墩连接位置最小,中间位置介于前两者之间。为弧形闸门短期振动预测提供了支持。     

高压闸门新型止水性能试验研究

闸门止水装置是封堵泄水道周边和闸门之间缝隙的重要部件.止水效果的好坏,直接影响闸门的正常运用.不良的止水,不仅会大量浪费水源,而且还可能引起闸门振动和气蚀.随着闸门工作水头的增高,止水装置面临的技术问题就更为突出,甚至因止水形式的变化而引起闸门结构的改变,偏心铰弧形闸门就是在这种前提下出现的.实际上,止水装置的改进     

某深孔平面钢闸门失事原因分析

针对某水电站深孔平面钢闸门在运行过程中损坏的问题,考虑流固耦合作用,建立闸门与水体三维有限元模型,分析了闸门自振特性及动力响应,探讨了闸门失事原因。结果表明,闸门的一阶频率与水流脉动主频较接近,有发生共振的可能;动水作用下,闸门部分构件出现了较大的位移与应力,超过了规范容许最大值。闸门失事可能由振动破坏、强度破坏等原因导致,研究结果为平面钢闸门的工程设计和应用提供了参考。     

在役大型水工弧形闸门结构静强度与模态分析

为保证在役大型弧形闸门安全稳定运行，以葛洲坝工程水工弧形闸门为例，利用有限元分析软件，按设计水头对其进行静力学强度和模态分析，得出闸门最大应力集中点及变形情况，并根据自振频率、振型和最大变形位移判断闸门振动强弱。结果表明，闸门设计总水压力与理论计算偏差为4.7%,在5.0%误差控制范围内，弧形闸门整体最大应力为373.86 MPa、变形为12.938 mm,强度和刚度均能满足现行规范设计要求，面板底部存在局部应力集中，闸门整体振动变形量小于0.508 mm,振动强度不大，只有低阶频率出现在水流脉动压力的高能区，其发生共振的可能性小。     

弧形钢闸门三维有限元优化分析

为探寻弧形钢闸门在静水压力作用下未开启状态的应力及变形规律,并在此基础上探寻改良优化措施以保障闸门运行安全,通过ABAQUS软件对某水库弧形钢闸门进行三维有限元应力、变形分析,由闸门在静水压力作用下应力及变形分布规律,得出面板及主横梁—支臂接缝处存在较大应力区。为此,从改善截面属性角度出发,针对主横梁—支臂接缝处应力集中现象提出加厚支臂及加角钢两种工程处理方式,发现闸门支臂最大应力区向支座处上移及整体应力减小现象,由此可得两种工程处理方式均能有效改善闸门支臂受力情况并保障工程安全,但从施工操作及改善效果而言,推荐采用加角钢的方式对闸门进行局部处理。     

偏心铰弧形闸门振动特性研究

根据偏心铰弧形闸门的工作特点,建立了水体和闸门耦合作用的动力方程和弧形闸门的精细有限元模型,开发了基于ANSYS的动水压力附加质量求解模块,研究了闸门在不同开度和水头下的振动特性,为设计提供了科学参考.     

基于CEL理论的弧形闸门流固耦合的数值模拟

针对弧形闸门结构受力复杂且受水流脉动压力作用可能发生剧烈振动而发生破坏的问题,以某水电站泄洪冲沙工作闸门为例,采用耦合欧拉-拉格朗日理论（CEL）,利用有限元软件ABAQUS建立水体-闸门流固耦合模型,综合考虑了流激振动对水工金属闸门启闭过程中的闸门变形和动态响应的影响,获得了闸门振动位移、应力和接触力等的变化分布规律。结果表明,该方法可较准确地评价水工金属闸门的安全性和结构设计的合理性,为同类结构的设计评价提供了参考。     

小浪底工程高压闸门止水性能试验研究

随着水电站高坝建设的发展，传统的闸门止水形式已无法满足高水头工作闸门的止水要求，科技工作者在不断研究新型、合理、可靠的止水型式。本文结合小浪底水电站工程对高压闸门压紧式止水的另一型式ＮＹⅡ型的水密性能进行试验研究，试验结果满足工程要求，是一种封水效果较好的止水形式。     

基于Ogden公式的P型水封应力场及变形特性数值模拟

为了解不同型式P型水封对闸门止水性能的影响,基于非线性有限元理论,采用有限元分析软件ABAQUS建立了有孔、无孔P型水封有限元模型,将三项Ogden公式拟合橡胶类闸门止水材质试验数据得到的超弹性参数应用于非线性有限元计算中,计算得到了有孔、无孔P型水封在不同压缩量、摩擦系数下的最大法向接触应力、接触宽度、最大等效应力,结果为闸门设计过程中P型水封的选型提供了可靠依据。     

高水头平面闸门流激振动的数值模拟

针对高水头下平面闸门在启闭过程中受水流脉动压力作用可能引起强烈振动而容易发生破坏的问题,以某水电站导流底孔中工作闸门为例,采用势流体流固耦合理论,利用ADINA有限元软件建立水体—闸门流固耦合模型,通过输入水力学模型试验实测脉动压力时程曲线,计算分析了闸门局部开启时的流激振动特性,获得了闸门振动应力、位移、速度、加速度等分布规律,并根据闸门相关振动控制标准,判断出该闸门结构振动较轻微,满足标准要求。     

卧式多级离心泵转子系统的谐响应特性分析

为研究卧式多级离心泵转子系统发生振动时各个位置的谐响应规律,通过Ansys Workbench软件进行模态分析的基础上,在某型号的多级离心泵转子各级叶轮上施加激励压力,分析泵转子系统正应力响应和变形响应。结果表明,各个节点中第一级口环节点位置的变形响应和左端轴承节点位置的正应力响应幅值最大,并对第一级叶轮外径边缘上施加的激励压力最为敏感,其响应均发生在泵转子系统第2、6阶固有频率附近,其中第一级口环变形响应最大值出现在靠近叶轮进口处,左端轴承位置表面的正应力响应沿轴线呈对称分布,其上拉应力和压应力的最大值均出现在靠近轴承位置表面边缘处。     

高压闸门止水橡皮切搓性能试验研究

偏心铰弧形闸门在压紧止水过程中，对止水橡皮产生很大切搓力，这不仅会增大启闭机的容量，而且会影响止水橡皮的使用寿命，必须尽可能减小或消除切搓的影响，本文从止水橡皮材质上进行实验比较，优选出大压缩量下抗切握性能较好的材质，供工程单位综合选用。     

小浪底工程高压闸门压紧式止水粘弹性力学性能试验研究

高压闸门止水橡皮属子粘弹性材料，在长期荷载作用下其力学性能会发生怎样的变化是设计部门极为关心的问题。本文结合小浪底工程高压闸门止水的实际工况，对其拟采用的止水橡皮进行了长达一年多的蠕变试验观测，分析研究试验成果，导出了蠕变方程及应力松弛方程，探讨了上水橡皮的粘弹性力学特性，为工程设计提供参考。     

应用谐波平衡法分析裂纹转子的动力特性

为了研究弹性支承对裂纹转子动力特性的影响,借助于谐波平衡法分析了具有弹性支承偏置裂纹转子的盘心位移响应、支承处加速度响应以及支承刚度对系统响应的影响。研究结果表明:具有弹性支承的裂纹转子系统在支承处加速度响应中也包含1X、2X、3X…频率成分,并且出现分数次共振现象。不但如此,当裂纹转子以超临界转速运行时,支承处加速度响应的幅频图上2X以上各谐波分量仍明显存在。因而,转子以超临界转速或亚临界转速运行时,2倍频分量作为裂纹故障的重要特征,总会在支承加速度响应中出现。这对利用轴承座处的振动信号进行裂纹故障检测有一定的实用价值。增加支承弹性不但可以减小裂纹转子过临界转速的响应,还能减小由裂纹引起的超谐波共振响应。     

开度对各体型弧形闸室突跌后空腔长度的影响

空腔的长短对于高水头、大流量泄水建筑物的掺气减蚀效果具有重要影响,为研究不同体型弧形闸室突跌后开度对空腔长度的影响,利用控制变量法,通过物理模型试验,研究了不同体型弧形闸室在不同开度e与水位h下的空腔长度L_d。试验结果表明,随着闸门体型的变化,其空腔长度有明显改变,且空腔长度与弧形闸门和底板的夹角α_0呈负相关关系;闸门开度越小,弧形闸门对空腔长度的影响越大,因此设计时应充分重视小开度时,不同体型对空腔长度变化的影响。试验成果可为实际工程设计提供参考和指导。     

小湾水电站弧形工作闸门轴铰接触分析

针对三维有初始间隙的弹性摩擦接触问题,采用新的接触算法——有限元混合法对小湾水电站底孔弧形工作闸门支铰进行接触分析。计算结果表明,虽然支铰个别点的最大压应力超过了局部承压容许应力,但由于该处基本处于三向受压状态,最大剪应力小于抗剪容许应力并不会导致屈服破坏,因此小湾水电站底孔弧形工作闸门支铰的强度满足要求。