三插溪二级水电站发电厂房金属蜗索外围砼结构设计

水电站金属蜗壳外围结构是指水轮机层以下二期砼范围内的钢筋砼结构，是一个整体性很强的空间结构，其体形复杂，除了可用三维有限元法分析其空间应力状态外，还没有精确的方法可用以计算外围结构的内力，目前外围结构设计中，一般采用平面框架力学法计算内力，一些大流量电站由于转轮直径大，蜗索进水管直径大，而座环尺寸小，座环处砼连结不可靠，若座环视为一不动铰，采用外周边固结计算时，蜗壳外周边固端配筋有可能不足，今提出按外周边固定，内周边自由的板予以计算，能较好地解决问题。     

水电站蜗壳结构局部垫层平面设置范围探讨

为分析水电站蜗壳结构中局部垫层的平面设置范围,采用ABAQUS软件对一水电站蜗壳结构进行了3维非线性有限元计算.研究结果表明:蜗壳结构中局部垫层平面范围分别自蜗壳直管段进口铺至下游45°、90°和135°断面时,垫层铺设范围越大,改善蜗壳外围混凝土结构受力状况的效果越显著,但垫层铺至45°断面时完全能有效限制混凝土裂缝宽度的开展和减小机墩不均匀上抬位移.此外,垫层平面范围铺至45°断面时,座环所承受剪力相比完伞直埋方案增幅最小,有利于结构稳定.鉴于以上分析,且从简化施工程序角度考虑,水电站蜗壳结构中局部垫层平面范围铺至45°断面是值得推荐的.     

充水保压蜗壳联合承载结构三维非线性损伤分析

为分析蜗壳外围混凝土结构的开裂趋势,基于ABAQUS损伤塑性模型,对某一充水保压蜗壳联合承载结构进行了三维非线性有限元计算.研究结果表明:该蜗壳结构在设计内水压力作用下,蜗壳外围混凝土结构除局部出现损伤之外,基本仍处于弹性工作状态,钢筋应力均较小;在2.0倍内水压力超载情况下,蜗壳外围混凝土结构的损伤区域和损伤程度大大增加,损伤区域钢筋应力也较大,局部位置混凝土表面裂缝超过了规范限值,但整体结构并未受到过大的破坏,仍然具备相当的超载能力.同时说明损伤塑性模型能够较好地反映出蜗壳外围混凝土的开裂趋势,有效进行结构的承载力计算和裂缝宽度验算.     

充水保压蜗壳结构联合承载三维非线性分析

基于Drucker-Prager的弹塑性混凝土本构模型,采用简化算法对充水保压蜗壳进行三维非线性分析,通过超载计算,研究内水压力上升过程中蜗壳外围混凝土可能发生塑性区的危险部位及其塑性区扩展情况.结果表明,在设计内水压力作用下,外围混凝土仍处于弹性工作状态,结构的强度安全性较高;当超载系数大于1.15以后,混凝土塑性区出现并随着内水压力的增加,塑性区迅速增大,当超载系数达到1.7时,出现大面积贯穿性塑性区.座环上下环板附近、机墩根部与水轮机层交界处,由于混凝土较薄,而且属于应力集中区域,始终是塑性区出现的危险部位,应该给予重点关注.另外,当内水压力增高时,蜗壳进口直管段右侧腰部也是塑性区扩展的薄弱部位.     

三峡水电站钢蜗壳外围混凝土损伤分析

将损伤力学引入三峡水电站钢蜗壳外围混凝土的非线性计算,研究混凝土由微观到宏观开裂的演变规律,为结构的损伤评估和配筋设计提供重要的参考。采用编制的正交异性三维损伤有限元程序对蜗壳结构进行损伤计算,细致地分析了钢蜗壳不同内水压力时,其外围混凝土的损伤分布规律及应力应变情况。结果表明:三峡水电站蜗壳结构具有较高的安全储备,结构设计合理。     

水电站直埋-垫层组合蜗壳结构受力特性分析

为探讨功果桥水电站厂房蜗壳结构先进、可行的埋入方式,采用大型有限元分析软件ABAQUS对不同埋入方式下蜗壳结构进行了三维数值仿真分析,从混凝土开裂情况、机墩不均匀上抬位移、座环承受的不平衡力等主要控制指标剖析了蜗壳结构受力特点.研究结果表明:直埋-垫层组合方案可有效控制关键部位的混凝土开裂,显著减小混凝土损伤范围和损伤水平,并有效控制机墩特征截面的不均匀上抬,降低座环不平衡推力,有较好的工程适应性.研究成果对同类工程设计具有参考意义.     

河床式厂房止水布置和混凝土蜗壳座环柔度

为分析不同止水位置对混凝土蜗壳结构受力特性的影响,借助ABAQUS软件,以某个电站为工程背景,针对不同的止水位置,通过施加不同的外水压力对正常运行工况和检修工况进行了三维非线性有限元结构分析.结果表明,两种工况下止水布置在蜗壳流道顶板高程以上位置时有利于结构的受力.另外针对混凝土蜗壳的座环柔度作了研究,得出了混凝土蜗壳座环最大柔度为0.030 8μm/kN、出现在蜗壳240°断面的结论,可以为机组正常稳定运行提供参考.     

水电站充水保压蜗壳结构的改进算法

在充水保压蜗壳传统简化算法的基础上提出了改进算法,据此主要分析运行工况下蜗壳进口不平衡水推力对外围混凝土应力和配筋量的影响.计算结果表明,传统简化算法未考虑不平衡水推力的作用,外围混凝土的应力和配筋量偏小,结构偏不安全.在蜗壳进口端施加不平衡水推力的做法,对设伸缩节的情况会导致直管段外围混凝土的应力和配筋量偏大,而对无伸缩节的情况则不能考虑不平衡水推力的作用.本文提出的在蜗壳进口断面下游侧转弯区域以面力的形式施加不平衡水推力的做法,对有无伸缩节的情况均能实现,可使外围混凝土的应力和配筋计算更加精确、合理,建议在充水保压蜗壳结构的设计和研究中采用.     

大型水电站充水保压蜗壳结构联合承载分析

蜗壳结构是电站厂房的核心结构物,因此准确获取其应力、应变状态是至关重要的。通过数值计算,采用简化算法对某水电站保压蜗壳结构进行了应力状态和变形情况分析,并与直埋方案做了对比研究,结果表明：从限裂方面考虑保压蜗壳结构有利于机组的安全稳定运行,该水电站采取充水保压埋设方式是合理的;蜗壳外围混凝土各截面最大拉应力值出现在蜗壳顶部,该机组设计保压值偏低,选取1．9MPa保压值比较合理;蜗壳外围混凝土的结构应力值主要是由内水压力所引起的,上部荷载影响很小,仅占5％～24％左右。     

中小型水轮机座环的程序化设计

采用Visual Basic语言编写座环设计程序,先确定活动导叶的布置方位,绘制出导叶开度曲线;根据导叶开度和蜗壳速度矩常数K值,编写不改变水流环量下,固定导叶的设计和定位程序;并确定其数量均布后,编写调用CAD函数库程序绘制图形,清晰直观的得到座环的俯视图布置形式,再根据投影关系和相关数据绘制出主视图;而后编写传统的强度计算程序对座环的应力进行校对,使其满足强度要求;最后采用UG7.5三维软件中的表达式命令关联座环的数据,实现自动绘制出座环的三维模型,为后续精确进行CAE强度分析节省时间.     

多绳提升机井塔的设计与实践

指出了多绳提升机井塔设计中塔身的选型 ,对于大、中型塔身 ,宜选用钢筋砼箱形或外箱内框形 ,小型井塔可采用框架结构等形式。钢筋砼箱形或外箱内框形井塔塔身的静力计算可采用“悬臂梁”假定分析法 ,亦可采用有限单元法按空间结构分析计算。钢筋砼箱形或外箱内框形井塔基础的选型 ,应根据地基条件、平面尺寸布置等实际情况 ,选用天然地基上的基础、桩基础或井颈基础。在井塔的设计与实践中 ,仍然存在一些问题尚待进一步研究     

钢筋混凝土壳体结构内力计算的曲杆空间刚架法程序设计

钢筋混凝土壳体结构的曲杆空间刚架结构法是把壳体离散成曲杆(或直杆)空间刚架结构，将杆件作为计算基本单元，通过分析曲杆空间刚架结构的内力达到壳体应力分析的目的的近似数值解法．本文针对空间曲杆刚架系统的内力分析计算问题，以Visual Fortran 6．0为编译平台，提出了相应的计算程序设计方法，并对计算程序的计算精度进行了试算和分析．     

三峡水电站直埋式蜗壳结构自振特性

直埋式蜗壳外围混凝土在内水压力作用下会产生损伤，损伤必将对结构的刚度和自振特性产生影响．以三峡水电站15号机组直埋式蜗壳方案为研究对象，利用有限元法计算了结构的自振特性．在此基础上，通过对水电站厂房内振源的分析，进行了结构共振校核．对比结构损伤前后的结果，可得出结论：直埋式蜗壳的自振特性对其抗振性能无明显不利影响．     

三峡水电站直埋式蜗壳结构自振特性

直埋式蜗壳外围混凝土在内水压力作用下会产生损伤,损伤必将对结构的刚度和自振特性产生影响.以三峡水电站15号机组直埋式蜗壳方案为研究对象,利用有限元法计算了结构的自振特性.在此基础上,通过对水电站厂房内振源的分析,进行了结构共振校核.对比结构损伤前后的结果,可得出结论:直埋式蜗壳的自振特性对其抗振性能无明显不利影响.     

三环减速器齿环板的有限元分析

齿环板是三环减速器的重要传动零件,既是平行四边形机构的连杆,又与输出轴上的外齿轮互相啮合,其结构和受力情况都比较复杂。对齿环板受力进行了分析,计算了7种工况下齿环板所受的载荷力,应用ANSYS软件对其进行有限元分析求解。结果表明最大应力和最大位移都出现在φ=120°时的工况位置,且出现在受啮合力轮齿的齿根处。计算结果表明三环减速器齿环板的强度满足要求,这对三环减速器的设计计算和结构优化具有重要的意义。     

水电站混凝土蜗壳三维有限元分析

结合某河床式水电站,建立了混凝土蜗壳三维有限元整体模型,用ANSYS有限元软件的钢筋混凝土非线性分析模块对混凝土蜗壳进行了三维线弹性和钢筋混凝土非线性计算.根据线弹性计算结果并结合工程实际,对混凝土蜗壳进行了配筋,并对该配筋方案进行了裂缝开展区、钢筋应力、最大裂缝宽度的验算和蜗壳位移分析.     

工况自适应机械密封结构设计与试验

石油化工装置泵用机械密封多为正压单一流体膜设计 ,在装置启动或调节过程中 (过渡过程 ) ,密封腔压力将随装置当时操作条件变化而变化。如果装置抽空操作密封腔出现负压改变了机械密封动静环设计使用条件下的力平衡关系 ,摩擦副轴向可能仅受弹簧力和大气压力作用。如果大气压力作用产生的轴向力大于弹簧力会使摩擦副产生轴向位移 ,造成静环辅助密封圈脱离环座 ,诱发密封失效。过渡过程还可能诱发机械密封端面分离 ,原因在于过渡过程中密封腔压力下降 ,介质气化 ,密封配合面间的流体膜发生相变膜压的合力增大 ,推开密封面 ,也可能使气化后的密封面处于干摩擦状态 ,密封失效。为防止摩擦副整体位移 ,提出了利用波纹管有效作用直径同密封面的内外径相协调的设计结构 ,保证大气压力产生的轴向推力始终与弹簧推力同方向。同时 ,进行了理论分析和试验 ,证明结构可行