基于ANSYS的弧形闸门支臂屈曲分析研究

结合工程实例,利用ANSYS对弧形闸门支臂进行特征值屈曲分析。分析了支臂夹角、支臂主梁截面尺寸、支臂立柱截面尺寸、支臂斜支杆截面尺寸等参数对屈曲临界荷载的影响。结果表明:支臂失稳主要表现形式为支臂上主梁失稳,前10阶屈曲荷载相差不大,失稳变形随阶数增大而减小;支臂主梁截面尺寸对支臂屈曲荷载的影响最大,支臂立柱截面尺寸的影响基本可以忽略,不设置支臂斜支杆可明显提高支臂的稳定性。     

弧形闸门支臂结构的非线性振动及混沌现象

分析了弧形闸门支臂结构的非线性振动现象,建立了非线性动力学微分方程,在分析非线性振动时识别出支臂结构振动的混沌非线性动力学行为;使用MATLAB程序进行了数值分析,绘制出了系统的时程曲线图、相图、功率谱图并计算了Lyapunov指数。     

基于ANSYS浅析露顶式弧形闸门支臂自振特性

露顶式弧形闸门作为重要的挡水设备安装于过水孔口处,由于弧形闸门面板上的水压力全部经支臂传递,支臂的设计尤为重要,但在工程实际中,设计人员对支臂自振特性的关注较少。通过大型有限元分析软件AN SYS对露顶式弧形闸门进行模拟,分析其支臂间支承结构对支臂自振特性的影响,结果认为:合理布置支臂间支承结构对支臂发生共振的频率范围、共振的概率、共振的振幅及共振的方向均有积极作用。     

白鹤滩水电站泄洪洞进口弧形闸门安装关键技术

白鹤滩水电站泄洪洞进口弧形闸门是目前国内最大的横向三支臂潜孔式弧形闸门。该弧形闸门安装施工具有门叶构件尺寸大、质量大、闸门安装空间狭小等特点,在对闸门安装关键工序进行高精度模拟、安装过程碰撞检查及现场实际安装的基础上,阐述了弧形工作闸门安装关键技术,即支承大梁安装、门叶组拼及吊装、支铰及下支臂组合件安装、弧门上支臂安装、门叶支臂连接及支臂连接杆安装技术。运用建筑信息模型(BIM)技术对闸门安装关键工序上支臂安装施工进行模拟及碰撞检验。     

考虑残余应力影响的焊接工字型弧门支臂稳定数值分析的等效模型研究

弧形钢闸门的失事破坏主要是由于支臂发生屈曲失稳导致的,支臂的稳定性是保证整个闸门安全稳定运行的前提。针对当前支臂稳定计算精度和求解效率不足的问题,为探究可用于支臂实际稳定承载力计算的等效简化模型,确定出考虑残余应力对稳定性影响的综合初始缺陷幅值,以两端铰接的焊接工字型弧门支臂为研究对象,采用非线性屈曲分析方法探究残余应力分布模式、残余压应力峰值以及几何初始缺陷幅值等因素对其稳定承载力的交互影响,并与现行《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)计算结果进行对比验证。结果表明:对于大柔度支臂,综合初始缺陷幅值取为L/600;而对于中小柔度支臂,综合初始缺陷幅值取为L/400。按照综合初始缺陷幅值所建立的支臂等效模型能够充分考虑截面残余应力及几何初始缺陷对稳定承载力的综合影响,数值计算结果与《标准》计算结果吻合较好,可以替代原有支臂复杂的非线性稳定模型。研究成果可为工程技术应用提供参考。     

弧门支臂与支铰偏斜角函数关系的论证与运用

<正>斜支臂弧门的支臂扭转角φ、水平偏斜角α、上下两支臂夹角2θ、支铰(又叫铰链)偏斜角δ,是组成斜支臂弧门的4个重要角度。其相互关联,共同确定了弧门支臂的结构尺寸和形状。在弧门设计规范和设计手册中,斜支臂弧门支臂扭转角φ、水平偏斜角α、上、下支臂夹角2θ3个角度关系已经归纳为tgφ=tgθ·sinα/((cosθ~2-sinα~2))~(1/2)(1)。在弧门的设计图纸中,经常将弧门支臂水平偏斜角     

弧形闸门斜支臂的几个空间角度计算

弧形闸门是一种应用最为广泛的门型,在水利水电工程中,大中型的表孔闸门总是优先考虑采用弧形闸门的。这样的弧门近代多采用斜支臂的结构型式。对二支臂闸门(每侧支臂数为二)来说,有上支臂和下支臂。它们的前端     

泄洪闸门结构体型对水力特征与水沙演变影响研究

为研究泄洪闸门压杆支臂结构体型对泄流口水沙特征影响效应,利用Fluent开展了不同开度下三种压杆支臂结构体型的水力特征计算。泄流口断面水位呈“上、下游稳定,过闸口陡降”的态势,四压杆支臂结构过闸口水位降幅最显著,且在上、下游稳定段中其波幅也是最大,开度增大,泄流口水位增长。面板压强最低为双压杆支臂体型闸门;开度增大,面板压强降低。运营年限愈长,断面含沙量愈高,运营年限每增长100d,无压杆、双压杆、四压杆支臂闸门断面含沙量平均增长23.3%、 16.7%、 19.2%;无压杆、四压杆式支臂闸门断面含沙量变化呈阶段增幅效应,但双压杆支臂体型闸门断面含沙量增长稳定,断面每20cm平均增长5.3%。     

弧形闸门制造工艺技术问题

水工建筑物上的弧形闸门,根据使用场合与结构特征大致可分:(一)、按使用场合可分堰顶式(表孔式)和潜孔式; (二)、按支臂形式可分斜支臂和直支臂; (三)、按支铰型式可分圆柱铰,圆锥铰、     

董箐水电站三斜支臂弧形闸门三维有限元分析

通过CATIA平台对董箐水电站溢洪道三斜支臂弧形工作闸门进行三维线弹性有限元分析,计算弧形闸门在正常挡水工况下的静应力、位移和稳定性,以及闸门在自由状态下的动态特性,得出了以下结论：正常挡水工况下闸门受力较小;各阶模态的屈曲系数均远大于1,稳定性很好,支臂的稳定性相对而言是薄弱环节;闸门在自由状态下,1～10阶振动的频率在0～5Hz范围内,闸门的上支臂抗震性能相对较弱。     

支臂纵向连接系形式对弧形闸门的稳定性分析

为了解不同支臂纵向连接系的布置形式对弧形闸门稳定性的影响，以某水库溢洪道露顶式弧形闸门为研究对象，结合6种工程中常见的支臂纵向连接系的布置形式，利用有限元软件ANSYS对闸门模型进行静力分析和动力学计算。结果表明：支臂纵向连接系的布置形式对闸门支臂的影响较大，A字型支臂不适用于大跨度大半径露顶式弧形闸门；支臂纵向连接系的布置形式对闸门的固有频率影响较小；比较闸门各阶振型，支臂处最易发生振动。研究成果对弧形闸门支臂的优化设计具有一定的参考价值。     

弧形钢闸门支臂水平撑结构形式的分析研究

本文以工程上常用的底孔弧形闸门支臂水平撑的六种不同结构布置形式为例,应用大型有限元分析软件ANSYS,在材料线弹性范围内分析不同结构布置方式对其极限承载力的影响规律,并对其不同结构布置方式进行模态动力学分析,得出支臂水平撑不同结构形式对闸门固有频率的影响规律。以上分析结果对弧形钢闸门支臂稳定问题进行理论探讨和实际工程设计运用有一定的参考价值。     

超大型弧形闸门支臂的制作技术

论述了龙滩水电站溢洪道表孔弧形闸门斜支臂的制作及焊接工艺,重点是控制斜支臂箱形梁结构的焊接变形及上盖板和斜支臂的拼装尺寸,保证斜支臂的制造尺寸精度.     

桃源水电站泄洪闸弧形门制造

桃源水电站泄洪闸共设25套弧形闸门,闸门采用主横梁、斜支臂结构,门叶采用主横梁面板实腹式同层布置,支臂为箱型截面。桃源水电站弧形闸门在支铰埋件、支臂与门叶拼装以及和弧门门叶两侧止水座板等方面进行了工艺上的改进,加上门体分节、支臂现场拼装等厂内二次设计优化,大大缩短了施工工期,保证了施工质量。     

弧形闸门支臂结构空间有限元分析原则研究

为确保有限元法在闸门支臂结构设计中有规可依且科学高效应用、克服设计过程中的随意性问题,对闸门支臂结构几何建模、网格划分、边界条件、荷载施加、分析计算、结果评价等方面进行系统研究。从弧形闸门支臂结构的稳定分析入手,综合运用有限元法与稳定理论对支臂结构的稳定性进行探究。研究发现:当采用常用的梁单元模拟支臂结构时,支臂结构的有限元分析结果由其网格数决定,合理网格数为20到40;考虑初始缺陷、几何和材料双重非线性的有限元法可准确快捷得到支臂结构的稳定临界荷载,线性有限元法一般偏大30%到297.29%。通过有限元分析原则的制定可为闸门结构的有限元分析评价提供安全高效的分析规则,为应用有限元法进行闸门设计奠定技术基础,进一步推动闸门设计规范颁布实施有限元分析的具体标准,提高闸门设计的质量和效率,推广有限元法在闸门设计中的应用。     

弧形钢闸门支臂的空间屈曲荷载影响因素的研究

在材料线弹性范围内，运用屈曲问题的有限单元法，采用MSC公司开发的大型结构分析软件NASTRAN，探讨各种因素对弧形闸门支臂空间极限承载力的影响规律，获得了支臂腹杆和弦杆的最佳布置方式。通过实例分析指出，支臂肝的截面特性、支臂腹杆的布置方式、弦杆的布置位置、上下支臂的作用荷载有支铰约束等因素对支臂空间极限承载力都有影响，其分析结果对弧门支臂稳定问题进行理论探讨和实际工程设计运用有一定的参考价值。     

弧形闸门斜支臂偏斜角的分析计算

通过对弧形闸门斜支臂及铰链角度等几何参数的分析，推导了斜支臂偏斜角、上支腿偏斜角、支腿间夹角及其投影的表达式，得出了斜支臂偏斜角大于上支腿偏斜角的结论，可为弧形闸门的加工制造提供理论上的参考。     

基于CFD理论的弧形闸门三维模型数值研究

为了较为准确地了解弧形钢闸门的实际受力、变形等状态和特征,对弧形钢闸门建立了有限元模型,并进行了非线性空间有限元分析。结果表明,桁架内增设腹杆能有效避免支臂发生失稳,保证闸门的整体稳定性;降低腹板高度、增加翼缘宽度后,能有效提高支臂的屈曲荷载,有效避免支臂发生失稳破坏。     

乌东德水电站GE机组下机架支臂焊接变形控制

针对乌东德水电站右岸电站GE机组下机架支臂焊接过程发生周向变形导致支臂之间弦距不均匀的问题，对下机架焊接工艺进行改进，在原本仅有一根固定杆的情况下外加上下两根槽钢固定，并将下机架支臂间U型板与支臂和中心体的焊接调整到下机架中心体与支臂焊接前进行，以防止支臂产生变形。通过下机架支臂焊接过程中总结、探索，改变焊接顺序，改进完善了厂家的焊接工艺，并在实践中取得了成效，为后续水轮发电机机组安装提供了经验。     

弧形钢闸门动力特性的影响因素

应用有限元方法和弧门主框架自振频率理论计算方法,考虑“流固耦合”、弧门主横梁与支臂的单位刚度比、主框架材料用量和支臂的截面型式等的影响,对弧形闸门的自振特性进行计算分析,得出“流固耦合”对弧门自振特性的影响不容忽视,随水头的升高,不仅闸门的自振频率降低幅度较大且其相应的振型也发生了显著的变化;采用不同的支臂截面型式和合理地改变支臂截面特性将有效地提高闸门的自振频率等对工程实际有一定参考价值的结论。