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。     

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。     

角木塘弧形闸门流激振动响应特性研究

为研究角木塘水电站溢洪道表孔弧形闸门出现的流激振动现象,通过制作几何比尺为1∶30的完全水弹性相似模型进行相关试验,研究弧形闸门在有无止水时的应力响应和加速度响应特性,以得到闸门在不同开度下应力的规律性变化。试验结果表明,静应力在无止水时的压应力大于有止水时的压应力,动应力在有止水时随闸门开度的增大先增加再减小,加速度在无止水时最大值为0.761g,有止水时最大值为0.699g,加装止水后加速度值减小,振动现象得到改善,动力响应满足闸门抗振设计要求。     

冲击荷载下人字门的动力反应分析

应用有限元数值分析软件ANSYS对人字门在冲击栽荷下瞬态动力响应进行数值模拟,通过跟踪碰撞过程中位移和应力的变化分析了闸门动力特性,研究了不同撞击力对闸门的变形和应力的影响,为闸门设计计算提供有益的参考.     

马堵山重力坝动力响应分析及安全评价

根据马堵山碾压混凝土重力坝的工程地质条件,选择典型坝段建立坝体和坝基的三维有限元模型,采用反应谱法计算分析了该坝的动力响应,研究了该坝的位移、应力和地震加速度的响应及其变化规律,并分析了坝体位移和应力在地震作用加载后的变化情况.计算结果表明,在设计地震作用下,坝体的最大动位移为7.59 mm,发生在坝体顶部;坝体的最大动应力为1.8 MPa,出现在坝踵部位;最大动加速度为1.466 m/s2,发生在坝体顶部.该坝在设计地震作用下强度满足要求.     

考虑塔架和叶片动力耦合的随机风载下风机结构动响应分析

考虑叶片和塔架的动力耦合作用,建立了5 MW风机整体结构的有限元模型,计算其在随机风速下的动响应。为分析叶片和塔架的动力耦合对风机结构动响应的影响,计算比较了刚性支撑的叶片、简化的风机和整体风机3种模型在风载下的动响应位移和应力。计算结果表明:由于叶片和塔架的耦合作用,叶片的位移响应最大增加约20%,但是塔架的位移响应最大降低了约60%。文章还分析了叶片旋转过程中方位角对塔架位移响应的影响。在叶片的一个旋转周期内,塔架的响应幅值会有较大的波动,最大响应幅值约为最小响应幅值的3倍。     

蒙城弧形钢闸门的三维数值分析

基于有限元分析软件ANSYS建立了蒙城船闸上游弧形钢闸门的三维数值模型,计算分析了船闸在各种工况下的闸门应力、位移挠度等静力特性.并对弧形闸门进行了模态分析,计算了闸门在不同开度下的自振频率.     

高烈度区水库堆积层滑坡地震动力响应及稳定性分析

以高烈度区水库堆积层滑坡为研究对象,基于Geo-studio软件动力有限元法,分析了三类凸形堆积层滑坡在高低库水位运行条件下的地震动力响应特征和稳定性变化。结果表明,鞭梢效应对参量的影响程度大于竖向放大效应对参量的影响,对中凸形滑坡的加速度响应比上凸形与下凸形滑坡要大,上凸形滑坡的阶段位移响应峰值大于中、下凸形滑坡阶段位移峰值;凸形堆积层滑坡在高水位时对地震的响应要大,在所列库水位和0.05g地震动力条件下整体稳定性系数最大减小约0.037%,下凸形滑坡受此影响较大,且随库水位高度增加,地震加速度增加,整体稳定性系数减小程度增大。该分析结果对高烈度区水库堆积层滑坡灾害防治具有重要参考价值。     

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。     

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。     

波浪荷载下桩基-重力式复合结构的动力响应

桩基-重力式复合结构是一种能充分发挥高桩结构和重力式结构优点的新型开敞式深水码头结构型式,为分析波浪荷载作用下该结构的动力响应,利用ABAQUS建立模型,分析了沉箱高度为17、19、21m的桩基-重力式靠船墩的模态特性和波浪荷载下复合结构的上部墩台和中部桩柱的动力响应。结果表明,上部墩台和中部桩柱的位移响应随沉箱高度的增加而减小,墩台加速度响应则呈相反趋势;沉箱高度为17、19m时最大弯矩峰值发生在桩与沉箱的相交位置附近,沉箱高度为21m时最大弯矩峰值出现在桩与墩台的相交位置,不同沉箱高度时最大主应力峰值均发生在桩与沉箱的相交位置。研究结果可为桩基-重力式复合结构的应用提供参考。     

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。     

移动型下击暴流作用下定日镜动力响应特性研究

为研究移动型下击暴流作用下塔式太阳能定日镜的风振响应特性,文章以中国某塔式太阳能光热发电站定日镜的有限元模型为基础,进行了动力特性分析,模拟了作用于定日镜的下击暴流脉动的风速时程,采用Newmark-β法分析了下击暴流风场作用下定日镜的风振响应。研究结果表明：不同工作仰角的定日镜处于距离下击暴流中心1倍出流直径左右时,风致位移响应峰值和风致应力响应峰值最大;相比于0°,45°和60°仰角,定日镜仰角为30°时,镜面峰值位移最大,各部件的应力峰值也最大,且都小于相对应材料的屈服强度;定日镜在不同仰角下,镜面最大位移发生在最上部单元子镜,镜面背部桁架最大等效应力均小于扭力管及立柱的最大等效应力。     

船坞坞口变截面底板应力及沉降有限元分析

以江苏省某干船坞坞口为例,在考虑了翼墙与底板、底板与地基共同作用以及闸门对水平水压力的传递作用下,采用ABAQUS有限元软件对带翼墙船坞坞口底板进行了三维有限元模拟,分析了变截面底板的最大主应力、Tresca应力及底板沉降位移量。结果表明,闸门关闭时,闸门与翼墙连接处的最大拉应力大于混凝土的抗拉强度;闸门开启和闸门关闭时,船坞坞口底板变截面处的应力区别很大,变截面底板的最大主应力满足混凝土的抗拉强度,但Tresca应力在坞口变截面位置大于混凝土的抗剪强度,底板顶层与底层对应位置的Tresca应力分布基本一致(变截面除外);船坞坞口土体沉降位移较大。可见船坞闸门与翼墙连接处的最大拉应力、底板变截面处的Tresca应力及船坞坞口土体沉降位移应引起足够重视。     

基于ADINA的某重力坝闸墙动力响应研究

大坝顶部闸墙在强震作用下易震损,变位较大,从而对闸门安全运行产生影响,为此探讨地震作用下坝顶闸墙的动力响应十分重要。应用大型有限元分析软件ADINA建立了典型坝段、地基及顶部闸墙结构的整体三维数值仿真模型,地基采用Mohr-Coulomb模型,坝体和闸墙采用concrete模型,输入人工拟合的地震波研究了两种布置型式的闸墙动力响应和极限抗震能力。结果表明,#2坝段闸墙的结构型式在地震作用下会产生较大的横河向变位,设计地震作用下闸墙横河向最大相对位移已达到6.496 mm,但残余相对位移较小;#2坝段允许承受的地震波峰值为0.22g,此时闸墙底部已发生贯穿破坏,闸墙横河向的残余相对位移为-11.637mm,这可能对闸门的安全运行产生影响。     

闸门有限元分析及其有无水工况下振动特性研究

应用数值模拟方法对秦淮新河节制闸门在现有布置型式下进行了整体及主横梁应力分布、位移变形程度的仿真分析。发现闸门整体最大应力为33.754MPa,最大位移为1.2962mm,二者都出现在底部,主横梁的最小应力均在中心处,左右边柱与主横梁1相连接的地方,数值同样达到最大值但最值区域很小。研究模态分析原理,使用模态分析方法,对闸门无水、有水状态下频率进行了计算,以探究水体对该闸门振动特性的影响。计算结果表明无水、有水状态基频分别为2.7454MPa、3.1746MPa,闸前有水时,闸门的振动频率出现了明显下降,增加了闸门振动的可能性,会对闸门的安全性和稳定性造成影响。通过有限元和模态分析对安全性进行了研究,提出了增强安全性的建议。     

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。     

三峡库区白家包滑坡频发微震下动力响应机制分析

三峡库区微震级低烈度地震频发,但相关研究较少,因此以三峡库区白家包滑坡为研究对象,耦合运用Geo-Studio中Quake、Seep、Slope模块模拟分析该滑坡频发微震下的动力响应情况。结果表明,由于能量传输耗能,后缘记录点位移小于前缘,且由于表层放大效应,上部记录点位移大于下部;滑坡整体呈现出不同程度的加速度放大作用,且前缘整体放大倍数大于后缘,表层大于内部,与动态位移分析一致;滑坡仅175m水位附近发生微弱液化,随着地震的持续,液化区沿滑体表面向下蔓延扩大,其他位置滑面无液化迹象,因此考虑不同因素的两种Quake应力法稳定系数时程曲线完全一致,且当滑面平均加速度大于临界值时,稳定系数小于1,由于地震持时较短,不会整体失稳,仅发生不可逆累进塑性变形。     

不同混凝土浇筑成型方式下高耸进水塔结构动力特性

为探究不同混凝土浇筑成型方式对进水塔的影响,使用时程分析法计算了地震作用下进水塔结构在不同浇筑成型方式下的动力响应,分析了塔体的动力特性,研究了浇筑成型方式对进水塔结构应力、位移的影响。结果表明,整体浇筑时进水塔横梁、拦污栅墩、纵梁处的第一主应力较分开浇筑时有较大改善;塔体与塔背回填混凝土整体浇筑时进水塔顺河向、竖向、横河向的位移最大值较分开浇筑时有一定幅度的减小;采用塔体与塔背回填混凝土整体浇筑的浇筑成型方式,能有效降低进水塔结构的位移与应力,对其抗震性能的改善具有重要作用。