锈蚀对弧形钢闸门的强度及动力特性的影响

基于一在役40多年的弧形钢闸门,根据主要构件的检测蚀余厚度,采用有限元软件ANSYS以及薄壁结构分析理论,建立反映实际锈蚀情况的三维有限元静动力分析模型,详细计算分析了弧形钢闸门锈蚀前后的应力和变形规律,并对其进行耐久性评估,计算结果表明弧形闸门在锈蚀后应力分布变化明显,闸门强度和稳定性均有不同幅度降低;锈蚀后闸门的振动频率明显降低,考虑水体时,闸门低阶自振频率的下降更为明显,于安全不利。十分必要定期对在役闸门进行安全检测和评价。     

基于J法的水工钢闸门可靠度分析

基于结构可靠度理论，通过对影响水工钢闸门可靠度的主要随机变量的统计分析，在用三维有限元计算闸门强度控制点的基础上，利用应力系数法，获得闸门在失效模式下的极限状态方程。对某工程闸门在三种不同水位作用下，采用JC法分别计算了该闸门初始运行期和工作30年后的结构可靠指标，最终对闸门的可靠度进行了初步的安全评估，为水工金属结构的安全评估工作提供一种新的途径和方法。     

考虑焊缝缺陷的闸门有限元分析

从平面闸门整体模型不同位置提取实体子模型,在实体子模型中考虑不同类型、不同大小、不同位置的焊缝缺陷,并通过从壳到体子模型技术,把考虑焊缝缺陷的实体子模型连接到平面钢闸门中分析计算,研究不同位置处不同类型、不同大小缺陷对平面钢闸门的影响。研究表明,裂纹缺陷会产生很大程度的应力集中,超过材料的容许应力,从而影响闸门的整体强度,在实际的水工金属结构制造验收、安全检测中应该加强监控。这种方法也可以为焊缝缺陷对结构强度的影响提供了一种新的研究方法。     

门楼水库平面定轮闸门的安全性有限元分析

在Solidworks环境下建立了平面定轮闸门的三维实体模型.根据有限元理论.应用COSMOSWorks软件,建立了闸门的有限元模型,对闸门在水压力作用下的整体变形及应力进行了分析研究,有效反映了闸门的空间效应,并与传统方法计算结果进行对比,据此对闸门的安全性进行了分析评估,也为闸门的设计提供了依据.     

门楼水库平面定轮闸门的安全性有

在Solidworks环境下建立了平面定轮闸门的三维实体模型。根据有限元理论，应用COSMOSWorks软件，建立了闸门的有限元模型，对闸门在水压力作用下的整体变形及应力进行了分析研究，有效反映了闸门的空间效应，并与传统方法计算结果进行对比，据此对闸门的安全性进行了分析评估，也为闸门的设计提供了依据。     

双向钢闸门反向挡水启门力CFD分析与减载对策

为解决工程中发生垂直提升式双向挡水钢闸门反向挡水时,启门力过大,常规选用的启闭机启门力不足等问题,以江苏省某闸站的节制闸为研究对象,对反向挡水启门过程中的闸门进行受力分析,采用CFD方法计算闸门不同开高时的过流流场和水流对闸门的作用力,计算启门力,并实测验证,分析启门力影响因素和增大的原因,提出采用增大横梁排水孔面积的方法减小启门力,采用Ansys Workbench对排水孔加大后的闸门横梁强度进行校核.结果表明:启门过程中,下泄水流冲击闸门底部主梁上表面,造成上下表面压力差,是启门力增加的主要原因;增大排水孔面积,启门力呈线性规律下降,同时,由于水流对闸门水平作用力减小,主梁最大应力减小,强度能够保证.当排水孔面积增大到原面积8倍时,启门力下降7.6%~11.9%,效果显著.成果对于改进双向挡水闸门设计、减小启门力、保障启门安全具有重要意义.     

上下游有压过闸水流数值模拟

采用大涡模拟(large eddy simulation,LES)方法,选用Dynamic Smagorinsky亚格子应力模型,对上下游有压过闸水流进行了数值模拟。系统地模拟出了不同的闸门底缘结构对过闸水流的压力分布、流线图、压力时程变化以及压力功率谱的影响。结果表明:三组有倾角的闸门底缘的低压区向下游移动到底缘下游倾角附近,只有第一组平底闸门底部正下方存在明显的负压区,而其他三组由于存在一定的倾角,对过闸水流有一定的引流作用;四组闸门一开始都会存在三个漩涡,随着时间推移,漩涡向上游运动,第一组闸门由于闸门底缘没有角度,最后稳定的时候在回流区存在两个漩涡,而其他三组闸门带有前后倾角,最后三个漩涡合成一个大漩涡,因此回流区中只存在一个漩涡。此结论为研究不同闸门底缘对水流漩涡的影响提供依据。     

淤泥对弧形钢闸门启门力影响的计算方法

为了估算泥沙淤积对弧形钢闸门启门力的影响,提出了一个计算公式.该公式将门前淤泥考虑为由粗细颗粒组成的宾汉体,同时考虑了泥沙附着力的力矩、梁格中附带泥沙重力的力矩、转动铰摩阻力的力矩、止水摩擦力矩、下吸力的力矩以及闸门重力和外加重力的力矩对弧形钢闸门启门力的影响.并利用该公式计算的弧形钢闸门启门力和西洱河二、四级电站泄洪闸门的实测资料进行对比得出：在门前泥沙淤积厚度较低的情况下,弧形钢闸门的启门力矩主要由闸门重力和外加重力决定,但是由泥沙引起的启门力矩变化也是不容忽视的,是导致闸门开启困难的影响因素之一,因此在设计过程中应充分考虑泥沙淤积对闸门启门力的影响,制定出合理的操作和维护方案,以防止闸门启闭困难情况的出现;该公式在计算门前有泥沙淤积情况下的启门力时,其计算精度能够满足工程实际需要.     

新政航电泄洪弧形闸门水动力特性

水流诱发闸门振动是水利工程中一项重要研究课题，根据闸门流激振动水弹性试验模拟原理，结合嘉陵江新政航电泄洪弧形闸门设计了水弹性模型。并在此基础之上进行了不同开启程度的闸门水动力荷载测量试验以及流激振动应力、位移响应试验，并对该闸门进行了动力安全分析，提出了避免闸门产生有害振动措施和建议。     

大型轴流泵站超驼峰运行过渡过程研究

基于刚性水锤和水泵全特性理论,建立数学模型并计算分析采用虹吸式出水流道的轴流泵过渡过程。启泵时,以最不利工况分析了出水闸门不同的开启时间对系统参数造成的影响;事故停机时,确定了极限超驼峰水位,并在此基础上,对闸门两阶段关闭过程进行了寻优。计算结果表明:为保证机组在启动过程中不发生超载,闸门的开启时间不应超过60 s;为确保泵站的安全运行,外江极限运行水位超过驼峰底部高程的值应小于1 m;在正常停机情况下,闸门10 s快关总行程的62.5%,90 s慢关余下的37.5%为最优关闭过程。     

铸铁镶铜闸门门体三维有限元分析

利用ANSYS软件对铸铁闸门门体建立了三维有限元模型,对铸铁镶铜闸门门体的传统的计算方法与三维有限元法进行了比较,结果表明用三维有限元计算能较准确的反映门体受力和变形情况,这为一般闸门的结构设计,为铸铁镶铜闸门进一步的参数化、系列化设计提供了理论依据。     

水电站预应力闸墩三维有限元分析

某水电站溢流坝闸墩承受的荷载以及结构较为复杂，工作弧门推力达18009KN。为了准确了解堰体、闸墩、锚块在各典型运行工况下应力情况，采用三维有限元方法，对该水电站溢洪道控制段预应力中墩进行了整体空间应力与变形分析，得到典型工况下结构的整体位移、变形和结构各重要部位的应力分布规律。研究结果表明预应力闸墩具有整体稳定性，在各种荷载组合效应下整个墩体的应力和变形分布满足设计要求，并根据计算成果评价了混凝土结构的预应力效果。     

考虑介质黏性影响的多相混输泵叶片应力应变分析

针对多相混输泵叶片应力应变问题,以单级多相混输泵为研究对象,分别选取水、轻质油、中质油、重质油作为运输介质,基于ANSYS软件进行数值计算.流体域采用ICEMCFD和TurboGrid进行结构化网格划分.通过数值计算得到不同叶高处流场分布规律,同时对0.6Q~1.6Q、含气率10%条件下叶片表面的应力和应变分布规律进行分析.结果表明:最大应力主要集中在进口边靠近轮毂处,而最大变形主要集中在进口边靠近轮缘处,且随着介质黏度的增加,应力集中区域和最大变形区域向进口边偏移;在小流量下,随着介质黏度的增加,等效应力和变形量逐渐减小,而在大流量下,随着介质黏度的增加,等效应力和变形量反而增大.研究结果深刻揭示了多相混输泵叶片的应力应变分布规律,可以为多相混输泵的开发与结构优化提供参考.     

基于ANSYS钢闸门吊耳框架应力集中的安全分析

针对水工钢闸门吊耳框架结构复杂的情况,利用大型通用有限元软件ANSYS复核其受载结构安全。有限元仿真分析中出现的极少数单元Mises等效应力超过许用应力的结构应力集中现象,由于响应区域内材料塑性变形影响,可以引起结构应力重新分布,应当考虑线弹-塑性失效因素。通过吊耳上框架线弹-塑性失效仿真、承载考核试验等成果分析表明,结构整体呈现一定的受载耐受特性,吊耳框架具备设计承载能力。     

高压核电平板闸阀的设计与数值模拟

针对核电工业的需要设计了公称压力为25 MPa、公称直径为150 mm的高压电动平板闸阀,介绍了其主要结构的设计及计算方法.分析了阀门开启状态下流动压力损失的产生原因及分布区域.对阀门进行了流固耦合计算,以研究介质载荷对其结构产生的影响.建立了闸阀及水体的三维模型,利用CFX软件对模型进行网格划分并定义边界条件,计算后得到了介质流动状态下的压力、速度分布,并指出了产生压力损失的主要部位.利用Ansys软件将介质载荷施加到闸阀上进行流固耦合分析.结果表明,介质在阀座区产生涡流损失,阀座区之后静压值明显下降,流道壁面处流速减小,闸阀中腔上部的压力降和速度都很小.闸阀的流阻系数为0.093,闸阀的最大变形为19.4μm,最大应力值为70.8 MPa,分别位于阀座出口端的顶部和侧面;开启状态下闸阀的变形及应力均在允许范围内.     

船闸蘑菇头和帽接触有限元计算与优化

利用ANSYS软件计算船闸底枢蘑菇头和帽在均布外载作用下的接触应力、应变分布,分析表明:增加外载作用面积、改变接触面粗糙度对接触变形参数影响不大,增大球面半径、减小配合间隙、使用浮箱减小外载和注油孔偏移帽轴线都可有效降低接触应力以减少转动磨损。     

洞坪拱坝坝体结构应力三维有限元

采用三维弹塑性有限元方法对洞坪工程主体建筑物双曲拱坝在多种荷载组合作用下的坝体应力及变形进行了多种工况的计算,结果表明,坝体的应力及变形均符合用有限元计算的一般规律，并且进行了等效应力核算，结果在规范允许的范围之内。     

冲击式水轮机折向器方程研究

冲击式水电站机组甩负荷时，为了减小压力管道压力值以及有效防止机组转速升高过大，需在喷嘴后设置折向器共同调节。故在过渡过程计算时通过喷嘴的流量不同于通过转轮的流量，需考虑折向器动作对流量变化的影响，即需引入折向器方程。本文从物理本质和机组特性出发提出折向器的方程，并用工程实例对其进行论证。     

柴油机飞轮法兰过盈装配的设计及校核

介绍了后置齿轮系曲描后端飞轮的两种安装设计方案,并针对通过飞轮法兰与曲轴过盈配合,依靠摩擦传动传递飞轮端扭矩的设计方案,对飞轮法兰与曲轴之间过盈配合表面产生的摩擦扭矩进行了分析计算,并按屈瑞斯卡应力屈服条件对过盈配合表面进行了塑性变形判断,既保证在所传递扭矩的作用下不发生相对滑动,又保证在合理的装配工艺奈件下,配合表面不产生塑性变形,并通过试验验证了计算结果的正确性。该计算过程可以推广应用于类似的圆柱面过盈连接传递扭矩的校核计算。     

循环应力历史对堆石料变形特性影响规律试验研究

为深入研究循环应力历史对堆石料变形特性的影响规律,采用大型多功能静动三轴试验机,对堆石料进行了一系列不同应力路径下的动力变形试验研究,重点探讨了循环应力历史对堆石料体应变和偏应变的影响规律.试验结果表明:堆石料经历初次循环荷载作用后,再次经受循环荷载作用时的抵抗变形能力有所提高;通过对比试验结果发现,应力路径对抵抗变形能力变化幅值的影响较小,试验时所施加的围压、固结应力比、动应力的大小等因素的影响也可忽略不计,主要与前后两次动应力大小的比值(即循环应力历史系数)有关.分析其原因,在初次循环荷载的作用下,堆石料颗粒之间发生相对滑移、旋转以及颗粒破碎等现象,导致颗粒之间的接触点增多及接触面增大,颗粒之间的咬合能力增强,形成较为稳定的骨架结构;再次施加循环荷载作用时,颗粒之间的稳定结构调整难度加大,所以导致堆石料的变形量减小,抵抗变形的能力有所提高.