拍式浮体闸门充压水封仿真计算研究

为了得到充压伸缩框型水封在不同线荷载下运行时水封背腔所需的充压值及相应的水封变形断面和封头接触属性,首先通过一种非线性近似方法得到各工况下框形水封各段的线压力,将三维问题转化为平面问题;然后通过仿真计算求得各充压值下的水封线压力和变形属性,反过来便是所求结果。计算结果表明,拍门充压水封较传统挤压水封在中低水头(一般水头)下具有更好的封水性能,又因其利于拍门缓冲和人为控制,因此具备较好的应用前景。     

“山”形自闭式水封水密特性仿真计算与试验研究

为改善传统充压伸缩式水封机械加压方式所带来的闸门结构复杂和不耐久的问题,设计了一种利用水封在库水作用下自身的大变形主动完成封水的自闭式新型水封,从而取消机械加压,这种水封设计的关键是对各种工况下水封的变形进行准确预估。基于水封橡胶材料的非线性张量本构关系、几何大变形非线性特征、接触非线性特征、以某尖头“山”形水封为例,利用连续介质有限元计算方法对该种水封进行了自闭的仿真计算,并以室内试验加以验证。实践表明：“山”形橡胶水封能实现较好的自闭,且大大削减了闸门充压水封装置的建造成本、便利了工程维护、提高了耐久性,具有较大的应用价值。     

一种山形自闭式水封的有限元仿真设计

充压伸缩式水封的机械加压方式带来闸门结构复杂和不耐久的缺点,为克服这一缺点,设计了一种依靠水封自身大变形主动封水的山形自闭式水封。该山形水封设计的关键是在设计阶段对各种工况下水封的变形进行准确预计。基于水封橡胶材料的非线性张量本构关系、几何大变形的非线性特征、接触非线性特征、连续介质基本计算原理对某山形自闭式水封进行了仿真计算,论述了山形自闭式水封的封水原理、封水规律和封水有效水头。该山形自闭式水封的应用,可大大削减闸门充压水封装置的建造成本,便于工程维护,耐久性较好,具有较大的推广价值。     

高水头平面闸门P型水封非线性 有限元模拟

建立了高水头平面闸门P型水封的非线性有限元模型,对其止水过程进行了模拟。模型中考虑了水封橡胶材料的非线性和不可压缩性、高水头作用下水封大变形导致的几何非线性以及水封与压板、水封与止水座板的接触非线性边界条件。通过非线性有限元分析,得到了P型水封的接触应力、接触宽度等情况,研究了P型水封的变形特性及止水性能,并分析了水封头部半径对P型水封变形特性及止水性能的影响,为实际工程中P型水封的设计提供有益的指导。     

面板堆石坝有限元仿真计算及参数敏感性研究

回顾了面板堆石坝仿真计算中各类材料的本构模型.结合某抽水蓄能电站混凝土面板堆石坝,运用三维非线性有限单元法对其进行了坝体施工和库水蓄降的仿真模拟计算,预测了各时期坝体和防渗体系的变形和应力.并对计算模型的主要参数进行了敏感性分析,其中参数K,Rf和φ0对坝体位移有较大影响.     

大直径圆形水池三维有限元应力—变形分析

以珠江三角洲水资源配置工程鲤鱼洲高位水池结构为研究对象,建立高位水池-地基系统整体模型,考虑温度荷载和常规荷载的组合工况,基于ABAQUS有限元软件,分析了高位水池在运行水位工况下的结构应力和变形情况。结果表明：温度荷载对水池池壁的应力和位移影响较大,无论温升还是温降,都显著增加水池池壁的应力;由于系统温度效应,温降时,径向向池内变形,竖向向下变形;在温升时,径向向池外变形,竖向向上变形。     

钢筋混凝土预制倒虹吸管有限元仿真计算

预制倒虹吸管具有施工速度快、施工质量容易控制等优点,对钢筋混凝土预制倒虹吸管进行了有限元仿真计算。得出了在最不利工况下倒虹吸管的应力、变形分布情况,为钢筋混凝土预制倒虹吸管工程的设计和应用提供了有益的参考价值。     

抽水蓄能电站蜗壳结构非线性有限元仿真分析

采用ANSYS有限元非线性仿真技术,对某抽水蓄能电站保压蜗壳及外围混凝土结构进行受力计算分析,确定蜗壳外围环向和水流向配筋方案,计算配筋混凝土裂缝开展宽度及开裂部位钢筋应力。结果表明,蜗壳钢衬应力水平达到钢材屈服强度的45%～50%,蜗壳进口至下游墙侧蜗壳外围混凝土顶部及底部开裂明显,其他部位开裂不明显,蜗壳整体刚度满足规范规定。     

后止水平面钢闸门结构加固有限元分析

后止水平面钢闸门顶梁、边梁同时承受水压力和其他承重结构传递的力,从而导致顶梁、边梁应力较大且复杂。为改善顶梁、边梁的受力状态,使闸门安全平稳运行,采用加设隔板的方式对闸门结构进行加固,可增大顶梁、边梁惯性矩,从而减小边梁、顶梁最大应力及最大变形。以某水利工程中的后止水平面钢闸门为例,通过ANSYS有限元进行校核分析,表明加固效果较为明显。对比加固前后顶梁、边梁的应力和变形量可知,加固后顶梁、边梁的应力和变形量比加固前皆减小,可见隔板加固方式改善了顶梁、边梁的受力状态,更有利于后止水闸门的安全运行。从分析结果可以看出,通过加设隔板对顶梁、边梁进行结构加固的方法切实可行。     

大断面刚柔混合衬砌渠道冻胀有限元分析

针对引额济克工程大断面梯形刚柔混合衬砌渠道,应用ANSYS软件,对其冻胀过程进行模拟分析。采用间接耦合方式,首先进行热分析,得到渠道温度场,再转换单元类型为结构场,对结构场施加热分析得到的温度应力场进行结构分析,计算渠道变形场和应力场,进而分析渠道冻胀受力情况及变形规律。结果表明:阴坡冻胀变形较为严重,应采取适当的措施(加厚、加肋等)加以保护。该冻胀有限元分析方法简便易行,可用于大断面渠道抗冻胀设计。     

引水口结构三维有限元分析

水工建筑物的结构计算一般都可以通过传统的结构力学法解决,但遇到如开孔、异形体型等特殊问题时,传统结构力学的方法难以准确的反应其受力特性,需要通过有限元方法解决。本文以大西沟管道引水工程冬季引水口为例,通过传统结构力学法和有限元法对比分析计算,明确了边墙开孔处结构受力情况。     

平面钢闸门止水布置应力有限元分析

应用ANSYS有限元分析软件进行了新疆克孜尔水库泄洪洞潜孔式平面定轮钢闸门在前止水和后止水两种布置型式下构件应力分布情况及主横梁挠度变形程度的仿真分析.根据分析结果,平面钢闸门各构件应力及应力分布情况均满足强度要求,仅个别部件局部范围应力较为集中,后止水布置型式下闸门面板应力分布较为均匀,且主横梁所具有的抗形变能力更强...     

闸门伸缩式止水结构的有限元仿真分析

文章结合工程实例，利用超弹性材料单元和接触单元对闸门伸缩式止水在充压后的变形、接触和反力过程进行了计算分析，所获初步成果与原型试验比较吻合，说明利用大型结构分析软件(ANSYS5．6)专门提供的超弹性材料单元(Mooney—Rivlin)对闸门伸缩式止水结构进行有限元仿真分析具有一定的实用价值。     

基于三维有限元的防洪闸底板内力计算方法研究

随着防洪闸等水利工程趋向于大型化与复杂化,传统方法很难准确计算大体积复杂混凝土结构截面应力应变状态。针对上述问题,根据某防洪闸工程实例,利用Midas GTS NX软件建立了防洪闸及其附属结构的三维有限元模型,模拟分析了不同工况下防洪闸闸室底板变形特征。结合基于文克勒地基梁的基床系数法和基于应力积分方法的三维有限元法,对比研究了防洪闸底板内力特性,发现基于应力积分的三维有限元法能够很好地模拟实际工程结构的受力特性,而基床系数法由于忽略了边荷载作用,低估了底板的最大负弯矩;利用三维有限元模型进一步探究不同范围边荷载单独作用下闸室底板结构变形特征与内力特性,结果表明闸室水压力和相邻闸室结构荷载的影响最大,在实际计算中垂直水流向1.5倍基础宽度范围内边荷载作用应重点考虑。     

东江扩机水电站上水库进（出）水口门槽结构有限元计算

门槽结构是进（出）水口应力状况较为复杂的关键受力部位，文章对上水库进（出）水口结构分别采用平面有限元和三维有限元方法进行了计算分析，比较详细地介绍了上水库进（出）水口门槽结构的两种方法的计算结果，并对两种算法进行了比较分析。结合结构体型和所承担荷载的特点提出了门槽配筋，并对此次计算作了总结。     

利用有限元计算成果进行边坡稳定计算探讨

在大多数工程的建设及施工中，通常是采用传统的极限平衡法进行边坡的稳定性计算及校核，用直观的安全系数来评价边坡的稳定性。随着有限元理论的问世及发展，很多大型工程的边坡稳定问题引入了有限元理论。但有限元计算成果通常是作为一种稳定性校核的手段。利用有限元计算成果，我们同样可以对边坡的稳定性作一个传统的定量评价，其计算出来的安全系数通过大量工程验证，证明其结果优于简化的极限平衡计算法，具有一定的应用价值。     

有限元法在弧形舌瓣门设计中的应用

利用ANSYS计算分析了弧形舌瓣门在启门瞬间和舌瓣门开启排漂2种工况下的应力和变形。计算结果清楚反映出弧形舌瓣门结构的受力特点;在不同工况下,弧形舌瓣门各主要构件的强度和刚度均满足设计要求。从数值模拟方面为弧形舌瓣门的合理设计提供了重要依据,同时为类似结构设计提供参考。