弧形钢闸门有限元分析及结构优化

利用三维建模软件建立弧形钢闸门主结构三维模型,基于ANSYS Workbench进行弧形钢闸门有限元分析,对弧形钢闸门模型在静态挡水和启门瞬间两种工况下主要构件应力和位移分布特点以及变化原因进行分析,评估弧形钢闸门的安全。分析了弧形钢闸门面板底缘处局部应力集中的原因,采用局部补强方式对面板底缘进行结构优化并再次进行分析,计算结果表明经补强后面板底缘局部应力集中现象完全消除。     

三峡导流底孔弧形钢闸门结构应力有限元分析

以三峡导流底孔弧形钢闸门为研究对象,采用大型有限元软件MARC进行应力计算分析,提出了一种板壳单元应力成果整理方法,并介绍了应力转换的理论公式。针对弧形门这样的大型复杂钢结构的应力有限元分析,采用了在满足计算精度的前提下,控制计算规模的方法。同时给出了门叶结构中面板和纵、横梁各构件的应力分布规律和受力特征。计算结果表明,三峡泄洪坝段导流底孔弧形钢闸门,除局部承压的角点应力较大外,各构件应力均小于钢材允许应力,满足设计要求。     

考虑锈蚀形态的弧形闸门有限元分析

利用ANSYS软件建立某水库溢流表孔弧形闸门三维有限元模型,结合弧形闸门锈蚀检测数据建立弧形闸门锈蚀有限元模型,模拟其全面锈蚀与局部锈蚀进行计算,计算结果表明弧形闸门锈蚀后,锈蚀部位应力分布变化明显,闸门强度和刚度有不同程度的降低。还发现当锈蚀坑位于面板锈蚀敏感部位时,对面板应力的影响较大。研究结果可用于分析在役弧形闸门的强度和刚度,为弧形闸门的日常管理和锈蚀模拟计算提供参考。     

面板堆石坝非线性有限元应力变形分析

通过天生桥一级面板堆石坝有限元计算结果和实测结果的对比分析，主要阐述了邓肯Ｅ－Ｂ模型和弹塑性模型在面板坝有限元应力变形计算中的应用情况。计算分析表明，两个模型皆有不足之处。并展望了其发展趋势。     

马甸桁架弧形闸门有限元分析

研究和建立了能真实反映闸门应力和变形的有限元模型，根据马甸弧形桁架闸门锈蚀后的实测尺寸，进行了三维有限元计算；以《水利水电工程钢闸门设计规范》和《水利水电金属闸门结构报废标准》为标准．对该闸门的应力强度、刚度、稳定进行校核。     

挤压边墙施工法的面板坝有限元计算分析

为深入了解挤压边墙对面板堆石坝结构性态的影响,以某工程面板堆石坝为对象,建立典型断面的平面模型,其中该模型包括非简化的挤压边墙和简化的等效厚度的挤压边墙2个模型。通过非线性有限元计算方法,对比分析了原始施工方法和挤压边墙施工方法的大坝应力变形状态;分析挤压边墙取等效厚度的计算是否合理;研究挤压边墙对整体面板和堆石体的应力和变形的影响。通过分析得出,挤压边墙对堆石体影响不大,而且有效地减小了面板在竣工期和蓄水期的挠度变形和应力,使工程更加安全经济。研究成果为挤压边墙施工的推广提供参考。     

弧形闸门三维有限元抗震分析

运用CATIA软件对弧形闸门在正常挡水和地震效应下进行线弹性三维有限元分析,通过比较两种工况下弧形闸门的应力分布、变形和稳定性,得出了如下结论,与正常挡水工况相比,地震作用效应下弧形闸门的应力稍微增大,并且由下向上转移,而闸门的变形增加明显;在地震作用效应下,弧形闸门的稳定性明显下降,上支臂相对而言为闸门的薄弱环节.     

应力应变有限元法在面板堆石坝设计中的应用

利用有限元前处理网格自动剖分程序进行计算数据的准备,用有限元方法对面板堆石坝进行不同坝坡方案、不同坝体受荷条件下的计算分析,对坝体应力应变采用线性与非线性两种方法进行了分析比较,从而得出面板堆石坝坝坡的大致范围以及坝体应力和变形的分布规律,最后对面板堆石坝设计提出了一些建议。     

基于有限元法的泄水闸弧形工作闸门应力检测分析

为保证兴隆水利枢纽的安全运行,通过有限元计算方法,利用ABAQUS软件根据泄水闸弧形工作闸门的钢材特性、受力特点、结构特征等建立三维模型进行应力计算,并结合现场条件,随机选取泄水闸2孔弧形工作闸门,在闸门主要受力构件高应力区域布设电阻应变传感器开展现场检测。有限元计算与现场检测的对比分析结果表明：设计水头下,闸门应力符合相关要求。基于有限元法的弧形工作闸门应力检测方法可为类似结构应力检测提供有益的借鉴。     

基于流固耦合的弧形闸门-闸墩体系的流激振动研究

实际工程中弧形闸门与闸墩联系紧密,在水流脉动压力下二者相互影响,形成一个体系。为了揭示闸门与闸墩的相互影响规律,采取流固耦合理论对弧形闸门-闸墩体系开展流激振动研究。以某水利工程弧形工作闸门为例,针对弧形闸门单体和弧形闸门-闸墩体系分别建立三维有限元模型,计算两种模型的自振频率,基于模态分析的结果对两种模型进行动力响应分析,总结闸门和闸墩在动力特性和流激振动响应方面的相互影响规律。结果表明：闸墩对闸门动力特性及动力响应具有较大影响,考虑闸墩影响时,弧形闸门自振频率下降,其中以支臂振动为主的第4阶自振频率下降幅度最大,为61.45%,面板及支臂顺河向动位移分别减小44.58%及增大37.93%,面板及支臂动应力分别下降41.70%及增加30.71%;闸门流激振动对闸墩应力有显著影响,相较于闸墩按动力系数计算的最大应力增大了4.713 MPa。采用弧形闸门-闸墩体系模型可以更加准确而全面地评估弧形闸门及闸墩在流激振动下的安全特性。     

In the Central Committee of the Communist Party of the Soviet Union and the Council of Ministers of the USSR

Power Technology and Engineering -     

分流对弯道水流紊动强度影响的试验研究

采用先进的三维超声波多普勒流速仪（ADV）对不同分流比情况下弯道水流紊动特性进行了系统的试验研究。根据试验数据,探讨了不同分流比工况下弯道水流的紊动机理,分析了其紊动特性,同时对紊动强度分布特点进行了比较。     

前置掺气坎坡度对阶梯溢洪道掺气水流影响的数值模拟

为研究复杂边界条件下气液两相界面的流动及混掺现象对工程建设的影响,结合某大型水电站的溢洪道,利用RNG k-ε模型对其进行三维流场模拟,采用有限体积法离散控制方程,并用GMRES算法进行压力求解,对前置掺气坎式阶梯溢洪道和传统阶梯溢洪道泄流壁面上的高速掺气水流进行数值模拟。结果表明:随着掺气坎坡度的增加,其掺气空腔及掺气浓度均有所增大,随着水流下泄掺气浓度沿程降低,达到一定距离后趋于稳定,掺气浓度值达到了减免空蚀破坏的要求;与传统阶梯溢洪道的模拟结果进行对比可知,增设前置掺气坎后,既可以增加前几级阶梯的掺气浓度使水流提前达到水气平衡,也没有降低阶梯式溢洪道的消能率,为解决传统阶梯溢洪道中出现的工程难题提供了一种新思路。