垫层蜗壳钢衬-混凝土结构接触数值仿真分析

为研究水电站垫层蜗壳结构中钢衬-混凝土之间的接触特性对整体结构的影响,采用考虑滑移摩擦的面面接触模型及传统共结点模型分别对垫层蜗壳结构进行计算,将两种模型计算结果与水电站实际测试数据进行对比。结果表明,采用考虑滑移摩擦的面面接触模型计算得到钢蜗壳及外围混凝土的应力分布及变形情况较均匀,有效的解决了常规共结点模型中垫层末端处应力集中和变形较大的问题,也更加符合实际测验数据。同时,计算出的混凝土承载比相对较小,能真实的反映钢衬和混凝土之间内水压力比例,也能更加准确的判定整体结构的稳定性。由此可知,垫层蜗壳结构采用考虑滑移摩擦接触的面面模型可以更加合理的模拟钢蜗壳及外围混凝土实际的接触特性及真实传力特征,可为垫层蜗壳结构设计与刚强度分析提供一定的参考。     

垫层材料对蜗壳混凝土温度应力的影响研究

以白鹤滩水电站工程垫层蜗壳为例,采用有限元软件ANSYS,考虑混凝土徐变,研究了聚氨酯软木垫层材料厚度、垫层下末端铺设角度、垫层上末端距机坑里衬距离、垫层弹性模量、垫层导热系数等对蜗壳混凝土环向温度应力的影响规律;结果表明垫层材料尺寸与性能对蜗壳外围混凝土环向温度应力均有影响,其中以垫层下末端铺设角度、垫层上末端距机坑里衬距离及垫层导热系数最为敏感。     

白鹤滩水电站垫层蜗壳结构设计

根据白鹤滩水电站垫层蜗壳实际情况,针对蜗壳外围混凝土结构、垫层铺设方案、结构变形、混凝土开裂及配筋等方面进行了针对性研究和计算分析,给予工程设计一定的指导。计算分析表明:白鹤滩蜗壳垫层的铺设有利于减小混凝土开裂和损伤,混凝土贯穿性损伤区域不大,并且裂缝宽度可满足《水工混凝土结构设计规范》(DL/T 5057-2009)的要求。考虑混凝土开裂后,发电机基础上抬量及其沿圆周分布的不均匀程度相比于线弹性条件下有所增大,但不会导致机组运行受到不利影响。     

重复荷载作用对完全联合承载蜗壳结构的影响研究

完全联合承载蜗壳(又称直埋式蜗壳)具有明显的优势,但在我国工程中应用很少,其中重复加载下蜗壳外围混凝土材料强度退化是此结构设计中最为关心的问题之一。运用ABAQUS程序对三峡水电站完全联合承载蜗壳结构进行了非线性有限元计算,通过计算重复荷载作用下的损伤累积,得到了重复荷载作用后混凝土损伤的发展情况、钢材的应力以及结构位移的变化规律。结果表明:在重复荷载作用下,钢蜗壳和外围混凝土中的钢筋应力可以满足材料抗力的要求,混凝土最大裂缝宽度一般不超过0.25 mm,能够满足规范的限裂要求。     

大型水电站厂房蜗壳结构型式研究

以某大型水电站厂房蜗壳结构型式研究为背景分别从静力、动力2个方面论述了不同型式的蜗壳结构对电站结构的影响。得出结论认为不同的蜗壳结构型式对电站厂房结构的影响差别主要集中在静力方面，垫层蜗壳方案下，蜗壳周边应力分布不均，对于蜗壳下部混凝土应力状况改变不大，打压蜗壳更有利于减小蜗壳周边混凝土应力，而各种蜗壳结构型式对厂房整体结构的自振特性与动力响应影响较小。     

垫层蜗壳三维非线性有限元分析

结合某水电站,建立垫层蜗壳三维有限元整体模型,采用ANSYS有限元软件对三维模型进行钢筋混凝土非线性计算,确定有限元计算中利用线弹性计算的拉应力配筋的合理性。并根据钢筋混凝土非线性计算的结果对裂缝宽度进行验算。考虑混凝土开裂的三维非线性有限元计算结果表明设计提出的蜗壳厚度和按线性计算得到的配筋,在结构自重、设备重量及内水压力作用下,其应力均低于钢材的允许应力。通过不同工况下不同垫层厚度的计算对比分析,可以初步认定管道外包混凝土最大裂缝宽度是垫层最小厚度取值的控制因素,根据此控制因素,可初步选定垫层的最优厚度取为3cm。设计采用的蜗壳外包混凝土厚度和机墩尺寸具有足够的刚度,可以满足机组运行稳定的要求。     

充水保压钢蜗壳外围混凝土应力分

采用三维有限元技术，在分析施工过程钢蜗壳充水保压支撑的基础上对简化方法和仿真方法进行综合研究。结果表明，2种方法中，简化算法偏保守。同时，钢蜗壳与外围混凝土的接触状态和施工过程中钢蜗壳的支撑方式对混凝土的应力有着重要的影响。结论对水电站厂房的设计、施工有重要的参考价值。     

蜗壳外围混凝土应力分析的简化方法

对水电站蜗壳外围混凝土应力分析进行了评述,提出联合承载结构形式的蜗壳外围混凝土应力分析的简化计算方法,并结合实际算例说明简化计算方法的应用情况,其计算结果与有限分析成果十分接近,能够满足实际工程的需要。     

超大面积混凝土地面温度裂缝与控制

研究了不同浇筑长度以及不同层间摩擦系数条件下的混凝土板收缩应力,并拟合出收缩应力与板长以及层间摩擦系数之间的计算关系式。结果表明:通过改变混凝土地面板与垫层间的约束状态,能有效减小面板内温度应力。     

设置软垫层坝后背管结构非线性分

坝下游面钢衬钢筋混凝土管道是近30年来应用最广的压力管道型式之一,其工作机理是允许外包混凝土开裂，但要限制裂缝宽度。以三峡水电站坝后背管为例，借助有限元软件ANSYS建立了设置软垫层坝后背管有限元模型，计算分析了设置软垫层坝后背管结构应力状态，并与结构模型试验对比。结果表明：坝后背管设置垫层能有效减小钢管向外围混凝土传递的内水压力，降低混凝土拉应力峰值，改善外围混凝土结构的应力状态，提高钢管的承载比。随着垫层弹模的降低、厚度的增大，这种效应更加明显。对设置软垫层的范围提出了优化建议。     

特高心墙堆石坝基础混凝土垫层受力特性研究

目前我国已规划设计的200 m级以上特高心墙堆石坝,除深厚覆盖层上240 m高的长河坝外,其余工程均清除心墙基础部位全部覆盖层和软弱岩层,并浇筑混凝土垫层找平。混凝土垫层作为防渗心墙与基岩的连接部位,其受力情况复杂且影响因素较多。通过有限元数值计算,研究某315 m特高心墙堆石坝基础混凝土垫层的应力变形状态。计算结果表明:对于“V”形深切峡谷的特高心墙堆石坝,上覆坝体压力大部分传至岸坡,混凝土垫层在左、右岸中下部变形较大,将导致河床中部混凝土垫层横河向拉应力增大;上覆坝体压力以及防渗心墙拱效应等原因将导致混凝土垫层在心墙与反滤交界位置顺河向拉应力增大;合理设置垫层结构纵缝、适当增加垫层厚度等措施可有效降低混凝土垫层拉应力。     

Hardfll材料作垫层的面板堆石坝

作为面板与堆石体的过渡区，提高垫层和过渡层变形模量对减少面板和接缝变形显得尤其重要。Hardfill材料的性质介于混凝土和碾压堆石体之间，变形模量相对较高，是垫层料和过渡料的理想材料。将Hardfill材料做垫层的面板堆石坝与传统的面板堆石坝进行三维有限元的对比分析，结果表明用Hardfill材料做垫层的面板堆石坝可以有效地改善面板的应力位移状况,减少面板竖缝和周边缝的变形，其中面板顺坡向、坝轴向最大拉应力减少19.5%和7.9％，竖缝和周边缝沉降变形分别减少54.5%和48.9%，为面板堆石坝的发展提供了一个很好的参考。     

紫坪铺水利枢纽引水系统取消厂前伸缩节研究

结合紫坪铺水利枢纽工程的实际情况，采用三维有限元方法对该工程发电引水系统取消伸缩节的可行性进行了研究。计算结果表明，主厂房上游永久分缝处以一段垫层管代替常规伸缩节，结构位移和应力完全可以满足使用要求，从而达到了取消伸缩节、节省工程投资的目的。     

基于流固耦合的离心泵蜗壳结构分析与优化

为了研究蜗壳和超厚离心泵叶片匹配时的应力分布和变形,采用单向流固耦合方法对3种蜗壳结构产生的变形、等效应力和模态进行了数值分析和优化.蜗壳基圆直径与叶轮直径的比值（D3/D2）是蜗壳结构动力特性的主要影响因素,所以选取不同的D3/D2设计方案,进行数值模拟.当D3/D2较小时（方案A）,超厚叶片出口的射流一尾迹现象导致蜗壳流道内压力分布不均匀,其诱导的蜗壳变形量较大;随着D3/D2逐渐增大（方案B,C）,蜗壳的动力特性参数数值明显减弱,且数值趋于稳定.在设计工况下,方案A变形量最大值为544μm,等效应力最大值为15.7 MPa;方案B和方案C最大变形量分别降低为方案A的2.6%,2.8%,最大等效应力分别降为方案A的14.8%,22.9%.数值计算结果表明,3组对比方案中,方案B和方案C的结构动力特性相近,方案B的各指标最好,其运行可靠性更高.因此推荐具有超厚叶片的离心泵蜗壳D3/D2取1.13（方案B所取值）左右,以获得较优的结构动力特性.     

垫层浇筑完工后停工时长对坝体温

水利水电混凝土坝工程施工过程中，经常由于基坑开挖、导截流施工、固结灌浆施工及其它不可见因素，导致垫层混凝土浇筑完工后停工数日。针对金安桥碾压混凝土重力坝8号厂房坝段在垫层浇筑完工后停工时长不同的情况下，利用三维有限元分析方法对坝体温度和温度应力进行敏感性分析，结果表明，停工时间越长，对坝体的温控防裂越不利，越容易产生裂缝，从而提出了减少停浇时间甚至不停工，即间歇3d进行施工的建议，而且此方案能缩减工期。     

基于六自由度传动系模型的自动变速器起步仿真

研究了装备电控机械式自动变速器车辆的起步过程。基于实车传动系各主要部件的惯量、刚度、阻尼等扭振参数,建立了六自由度车辆传动系动力学模型,在考虑变摩擦因数和干式离合器从动盘波形弹簧非线性压缩特性的条件下,根据加速踏板开度分别控制节气门开度变化率和离合器压盘接合行程量及接合速度,维持发动机恒转速起步。通过仿真,验证了该起步控制方法的可行性,得到了考虑传动系扭振因素的起步过程离合器传递转矩与冲击度,仿真结果更加接近于实际情况。     

华光潭一级水电站混凝土岔管优化设计

华光潭一级水电站混凝土岔管PD值为1305m2。通过对华光潭水电站的地质地形和受力条件进行分析,对岔管的位置、体型、衬砌和应力进行了优化设计。通过比较,最终方案确定岔管布置在Ⅰ、Ⅱ类围岩中,体型采用相对简单的“Y”型对称结构,洞室采用双层钢筋混凝土衬砌,通过局部修圆和加强配筋对应力集中部位进行了优化,并对围岩进行了锚固和高压灌浆处理。     

玉米秸秆粉料致密成型离散元模型参数标定

为了提升秸秆粉料致密成型过程中离散元仿真所需参数的准确性,以玉米秸秆粉料为研究对象,利用EDEM软件中的Hertz-Mindlin with JKR粘结接触模型进行玉米秸秆粉料致密成型离散元仿真模型参数标定研究。首先,以接触参数的物理试验结果作为仿真参数选择依据,应用Plackett-Burman试验对初始参数进行筛选,方差分析结果表明,玉米秸秆粉料间滚动摩擦因数、粉料与不锈钢板间静摩擦因数以及JKR表面能对堆积角影响显著;其次,以堆积角为评价指标,应用Box-Behnken试验建立了堆积角与3个显著性参数的二次多项式回归模型,以物理试验得到的实际堆积角42.60°为目标值,对显著性参数进行寻优,得到最优组合为:秸秆粉料-粉料滚动摩擦因数为0.05、秸秆粉料-不锈钢板静摩擦因数为0.47、JKR表面能为0.05 J/m²;最后,在标定的参数下进行堆积角和模孔压缩试验对比,结果表明,仿真堆积角与实测堆积角相对误差为0.68%,仿真与实际试验压缩位移相对误差为0.98%,通过对比分析两次试验中秸秆粉料模孔压缩位移变化曲线的拟合情况,得出两曲线间的决定系数R~2为0.962 7,说明所得相关参数可用于秸秆粉料致密成型离散元仿真。