拓扑优化在大型弧形钢闸门优化布置中的应用

采用拓扑优化理论进行水工钢闸门的布置优化，得出了大型钢闸门的合理结构形式：横向框架悬臂段长度为横向主梁长度的0．22倍；纵向框架悬臂段长度为纵向主梁长度的0．39倍。为水工钢闸门的设计提供了一种理性且实用的优化布置方法。     

弧形钢闸门主梁布置位置优化研究

弧形钢闸门的使用对保证水利枢纽的正常运行具有重要作用和意义.文章以某水电站弧形钢闸门为例,利用数值模拟的方法,展开主梁布置位置的优化研究.根据模拟计算结果,认为上主梁与中主梁的间距为6.0 m,中主梁与下主梁的间距为4.5 m时主梁的关键部位应力计算结果最优,为最佳方案,建议在工程设计中采用.     

基于ANSYS的三支臂弧形钢闸门拓扑优化布置

基于拓扑优化理论,以结构最大刚度为目标函数,采用ANSYS拓扑优化功能对三支臂弧形钢闸门进行了布置优化,得出了三支臂弧形钢闸门的合理结构布置形式.并结合实例对优化成果进行了静动力分析比较.结果显示,拓扑优化后的闸门结构,其强度、刚度及稳定性都有一定的提高,优于原始布置结构.此方法可以为水工钢闸门结构布置创新提供一定的参考.     

沙阎路闸桥弧形闸门结构有限元分析

以九江市沙阎路闸桥工程上翻式弧形闸门为例,根据工程经验选定闸门结构形式,并通过ANSYS软件建立整体有限元模型,分别提出闸门面板、主梁、纵梁、支臂以及支铰等主要部件的应力值和位移量,从而分析计算闸门的结构的强度与刚度,判断结构的安全以及富裕量,以此来完成上翻式弧形闸门的设计。     

改进的模糊层次分析法在水工钢闸门可靠性分配中的应用

考虑到水工钢闸门可靠性分配具有多层次、多因素的特点,以及传统的层次分析法确定相对权 重的缺陷,采用了改进的模糊层次分析法,综合考虑影响平面露顶闸门、平面潜孔闸门、弧形露顶闸门以 及弧形潜孔闸门可靠性的各类因素,建立了相应的层次结构模型,最终对四类闸门进行可靠性分配,结 果表明,平面钢闸门分配给主梁及面板的可靠度相对较高,弧形钢闸门分配给主梁、支臂及面板的可靠 度相对较高,与实际的闸门工作情况相符,对水工钢闸门结构的设计具有一定的参考价值。     

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。     

失效树模型在弧形钢闸门可靠性评估中的应用

针对影响弧形钢闸门可靠性的因素存在较大不确定性,本文引入失效树分析方法,建立了弧形钢闸门结构体系可靠性评估模型。该模型根据弧形钢闸门自身结构原因及运行条件,确定了影响弧形钢闸门可靠性的最小割集。通过对最小割集事件概率计算,得到弧形钢闸门可靠运行的概率,在理想条件下换算得到弧形钢闸门的可靠度指标,从而实现对弧形钢闸门可靠性评估。实例计算结果表明:某二级水电站弧形钢闸门可靠度指标为3.09,与极限状态值相比,认为是较为安全的;该计算结果得出的结论与该弧形闸门安全检测结论较为吻合,一定程度上验证了评估方法的正确性和实用性。     

弧形钢闸门排水孔位置优化

结合某工程三支臂弧形钢闸门,利用ANSYS有限元软件建立了相同孔径不同位置排水孔的闸门有限元模型,计算分析了排水孔位置对弧形钢闸门主梁强度及局部应力的影响,以找到兼顾强度及排水要求的水工弧形钢闸门排水孔最佳位置。结果表明:对于三支臂弧形钢闸门,相同孔径不同位置排水孔不同程度地影响了闸门主横梁的应力分布;考虑到强度及排水要求,对于中、下主横梁,将排水孔设置在主横梁中和轴上;对于上主横梁,将排水孔设置在靠近后翼缘约2倍孔径的位置处为宜。     

对斜支臂弧形闸门扭角计算的几点看法

当弧形闸门跨度较大时,为了减少主梁跨中受力弯矩,采用斜支臂布置,以增大悬臂段,用悬臂段的负弯矩,抵消一部份跨中的正弯矩。由于斜支臂布置带来一系列的几何尺寸计算问题,我国在1978年颁布的钢闸门设计规范中(SDJ13-78)第76条规定:斜支臂     

潜孔弧形闸门静力有限元分析结果对平面体系计算结果的验证

目前,对于弧形钢闸门刚度、强度校核基本上是按照常规的平面体系进行结构计算,其计算结果不能有效反映闸门的空间效应。对于空间效应较强、结构较为复杂的大型水工钢闸门,宜用空间有限元复核计算结构。介绍了利用ANSYSY软件对某电站泄洪闸弧形闸门进行的三维有限元分析。从结构刚度和强度两个方面,对在最大水压力作用下闸门的安全性进行了分析,得出了一些有益结论并用于指导某电站的闸门设计。对初学三维设计者具有一定的参考意义。     

划子口河闸弧形钢闸门三维有限元分析与安全评估

划子口河闸拆建工程闸门为"Π"型弧形钢闸门,为掌握不同工况下的结构变形和应力分布,需要建立三维有限元整体模型进行分析.采用ANSYS有限元计算软件建立模型,按不同工况分别施加荷载.计算结果表明,5种工况下弧形钢闸门的结构变形都在允许范围内,应力值都在钢材的屈服应力以下.采用结构线性屈曲分析闸门结构稳定性,用有限元法求出结构的稳定安全系数,结果表明大部分工况下的稳定安全系数大于4,最先失稳的部位在跨中水平次梁处,建议适当加密跨中纵梁,以减小水平次梁计算长度,提高稳定性.     

关于在规范中增加“横向三支臂”弧形闸门的建议

“横向三支臂”弧形闸门作为一种新型闸门形式在水电工程中已得到应用，系统总结了“横向三支臂”弧形闸门在科研和生产中的相关成果和新的经验，包括：闸门结构特点，基于优化思想的布置准则及其数值算例验证，工程应用中闸门的静力性能，基于水弹性模型试验的闸门的动力特性和流激振动响应特性，闸门的制造、安装工艺及实际运行情况等，指出了这种闸门技术的先进性。提出了钢闸门设计规范中关于“横向三支臂”弧形闸门具体的修订建议，以推动我国钢闸门设计规范内容的进一步完善，促进这种对泄洪消能具有独特优势闸门的推广应用。     

某电站平板闸门的结构应力计算分析

通过对某工程溢流乎板闸门的结构应力计算分析表明，对大型水工钢闸门进行结构强度复核时按照常规的平面体系进行结构计算，其计算结果不能有效反映闸门的空间效应。对于空间效应较强、结构较为复杂的大型水工钢闸门宜用空间有限元来进行计算，并建议在修订现行规范时进行补充。     

东江水利枢纽电站进口检修闸门结构应力有限元分析

应用有限元法对平板闸门进行结构应力分析，并同平面体系计算结果进行比较，结果表明，对水工钢闸门进行结构强度复核时，尤其是对于空间效应较强、结构较为复杂的大型水工钢闸门，空间有限元法更能有效反映闸门的空间效应。     

平面钢闸门主梁可靠度校准分析

考虑平面钢闸门主梁的破坏特点，将主梁破坏形式分为弯曲、剪切和弯剪复合破坏３种，分别进行其可靠度校准分析，得到不同的可靠度。然后，运用结构体系可靠度计算方法，得到主梁体系可靠度，当抗力为正态分布时为３．５３９；当抗力为对数正态分布时为３．９４。     

应用于河道中的新型钢闸门静力特性有限元分析

钢闸门是一种具有很强的空间效应的结构,应采用空间有限元对其结构的整体工作性能进行计算分析。本文主要用有限元分析软件ANSYS分析的方法,确定闸门的合理布置型式,并按真实的三维情况建立新型钢闸门有限元分析模型,对其各种工况下的闸门应力、位移挠度以及屈曲荷载等静力特性进行计算分析,为完善闸门结构的设计提供了依据,对同类闸门结构的设计计算有参考意义。并且通过闸门在不同倾斜角度和过水条件下工况的对比,得出闸门的运行情况,为此类闸门正常运行提供依据。     

大型液压启闭下卧式弧形闸门流激振动及抗振优化研究

大型液压启闭弧形下卧门系特种门型，其水力结构特征有其特殊性。因泄水闸泄流的弗氏数普遍较低，下泄水流流态和对门体的作用力复杂，且闸门面板采用全包结构，存在较大的浮动力，容易引起结构的动力失稳。针对下卧门结构构造及运行特点，通过水动力荷载模型，研究测试不同运行工况下作用于闸门结构各部位的水流脉动压力荷载，获得脉动压力的数字特征及谱特征；通过水弹性振动模型，揭示了闸门发生强烈振动的原因；通过三维有限元空间数值模型，研究闸门结构的静动力特性，取得闸门结构的应力位移分布及闸门结构的流固耦合振动特性，为结构的共振分析提供科学判据。通过对闸门结构水力结构特征成果的综合分析，提出解决闸门强烈振动的抗振优化布置方案，确保工程运行安全。     

东宁县东升电站泄洪系统金属结构布置与设计

东升电站溢洪道泄洪系统中,检修闸门为平面分节钢闸门,工作闸门采用弧形钢闸门。弧形闸门因没有门槽,泄流时水流条件较好,和液压机配合使用时利于控泄,便于调度管理的诸多优点,在水库泄洪系统中采用较多。本文主要探讨了绥芬河东升电站泄洪系统中工作闸门和检修闸门的布置原则和设计要点。     

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。     

考虑流固耦合效应的弧形钢闸门地震动力响应研究

在地震高发的中国西南地区,地震激励对弧形钢闸门的安全持续稳定运行影响较大,有必要对弧形闸门在地震作用下的动力响应及安全性进行研究.以某工程表孔弧形钢闸门为例,通过建立考虑水体和结构耦合作用的三维数值模型,研究了弧形钢闸门地震动力响应,然后利用重力坝-库水流固耦合模型验证了计算方法的准确性和有效性,最后对弧形钢闸门进行动...