福堂水电站闸室结构有限元分析

结合ANSYS大型有限元分析软件,以福堂水电站2号泄洪闸为基本计算结构,并拟定地基模拟范围,建立了单孔闸段的三维有限元计算模型,分析了泄洪闸室结构在完建期和正常蓄水位两种工况下的位移和应力分布特征;对比分析了两种工况下,位移变换趋势和应力变换情况。     

深覆盖层闸坝结构特性及基础处理措施研究

坝基处理措施及坝体结构特性是深覆盖层上修建闸坝的关键技术问题。以大渡河沙湾水电站为研究背景,利用ANSYS大型有限元分析软件,采用非线性有限元法,根据基础处理时清挖深度以及回填料的不同,分三种地基处理方案进行了计算,研究不同方案下闸坝坝体结构及坝基在完建工况、正常运行工况以及校核洪水位工况的受力特性和应力分布规律,通过对比分析坝体不均匀沉降、应力特征以及坝基承载力,处理方案三的闸室不均匀沉降最小,坝体和坝基特征部位的应力集中程度最弱,受力特性良好,而且满足坝基承载力要求,优化了闸基与纵向防渗墙的接触模式,因此选择此方案为本工程基础处理的推荐方案,为工程实际提供了重要参考。     

飞来峡厂房坝段应力与稳定分析

对广东省北江飞来峡水电站厂房坝段在正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位等3种工况下的应力变形状态作了弹性和弹塑性有限元分析计算，得出了大坝特征点的应力值和位移值。对弹性和塑性计算结果以及大坝的工作状态分别进行了分析，结果表明大坝应力满足安全要求，具有较大的安全裕度，为水电站运行管理和防洪调度决策提供了重要参考资料。     

4YZS-4型制种玉米收获机果穗箱支架结构优化

为提高4YZS-4型制种玉米收获机的稳定性,构建了典型工况下的果穗箱支架力学模型。通过有限元模拟,找到了最大应力和最大位移发生位置,进而对结构进行优化。优化后的结构承受的最大应力、最大位移以及Y方向最大位移分别减少了5.6%、6.8%和26%。该研究为今后玉米收获机果穗箱及支架的设计提供参考。      

特种水闸门抗震性能分析

建立了核电站水闸门有限元模型,对水闸门整体进行了静力学分析、强度分析。结果表明:水闸门的最大等效应力发生在门的正中间梁与梁的交接形成的方形处,最大的等效应力为345.25MPa,最大位移发生在门的正中间位置,且向四周变形越来越小,最大的位移变形为2.084 5 mm;闭合状态下,地震载荷下水闸门整体结构强度满足ASME规范的要求,在地震作用事故工况下可以保持门的完整性。     

覆盖层厚度对闸室结构影响分析

在进行水闸设计时,覆盖层厚度的不同对闸室结构应力的计算结果有着很大影响。目前针对含有一定厚度覆盖层的地基,运用得较成熟的分析方法是弹性地基梁法,而在使用该方法时,又可由覆盖层厚度情况分为两种假定：“文克尔”型地基和“半无限大弹性体”型地基。对于这一应用范围的假定,其合理性目前还没有较系统的研究,本文结合ANSYS大型有限元分析软件,以福堂水电站2 #泄洪闸为基本计算结构,通过改变覆盖层厚度,建立多个有限元计算模型,根据计算结果分析覆盖层厚度变化后对闸室结构位移和应力的影响,从中找出规律,探讨弹性地基梁法对于应用范围假设的合理性,有限元分析所得的覆盖层主要影响范围较之传统的弹性地基梁法认为的范围要小,即传统的弹性地基梁法考虑得偏于保守。     

腊寨水电站混凝土重力坝运行期应力分布仿真计算

为了研究重力坝运行期各工况应力分布情况,以腊寨水电站混凝土重力坝为研究对象,通过非线性弹塑性有限元法进行重力坝运行期各工况应力分布仿真计算,同时采用《混凝土重力坝设计规范》(NB/T 35026—2014)计算并与有限元计算结果进行对比分析.结果表明各静态工况中,最大拉应力和压应力均发生在溢流表孔坝段模型下的正常蓄水位工况,最大拉应力为2.82 MPa,作用位置为坝踵周围,最大压应力为2.51 MPa,作用位置为下游坝趾处,而挡水坝段的压应力值为1.84 MPa,作用位置在洞室周围;各抗震工况中,最大拉应力发生在挡水坝段模型下的"正常+地震"工况,其值为4.01 MPa,作用位置为闸墩与溢流面结合处周围,超出了混凝土的动态强度,需要对其进行配筋;最大压应力发生在冲沙孔坝段模型下的"正常+地震"工况,其值为3.25 MPa,作用位置为边墙周围,小于混凝土的抗压强度.有限元计算比《混凝土重力坝设计规范》计算得到的应力小,能基本反映结构实际受力情况,据其选定的混凝土结构为较优结构.     

基于COMSOL的不同库水位条件下土石坝坝坡稳定性分析

由库水位变化引起的渗透破坏是造成土石坝失稳的主要原因之一,坝体滑坡极易诱发地质灾害,严重威胁人类生命财产安全。针对库水位上升对土石坝坝体滑坡的影响,以某均质土坝为研究背景,借助COMSOL Multiphysics数值软件研究坝坡临界失稳状态下的塑性区和水平位移变化,基于有限元强度折减法分析正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位3种工况下的坝坡稳定性。结果表明：随着库水位上升,土石坝内部浸润线位置提高,坝体的最大塑性应变和水平位移呈线性增大趋势,且最大值均出现在坝脚位置。坝脚处塑性区随折减系数SRF的增大逐渐向坝顶贯通,坝坡变形行为以剪切滑移为主。3种工况下稳定安全系数FOS分别为1.894、1.855和1.831,坝体稳定性不断降低,但均高于临界最小安全系数。     

金龙XMQ6608NE1客车车架分析研究

车架作为汽车总成的一部分,行驶过程中会承受复杂交变载荷的作用,所以,对其强度和刚度的设计尤其重要。运用有限元法对车架进行分析。利用UG建立了金龙XMQ6608NE1客车车架结构模型,运用UG中有限元模块对车架进行有限元静强度分析,得出车架应力分布云图和位移云图。分析结果表明:最大应力值为165.21MPa,最大位移为2.815mm,在弯曲工况中,最大应力发生在车架首、尾部,相对于车架的总长度而言,最大位移变形量和最大应力均满足设计要求。     

基于HyperMesh的某发动机连杆应力及模态研究

针对某发动机连杆部分变形与整体变形的问题,通过UG NX12.0软件对发动机连杆结构建立逆向三维实体模型,基于有限元分析方法,利用HyperMesh软件对发动机连杆结构模型进行有限元仿真研究,以该模型为基础完成了连杆在实际工况下的应力和模态的仿真研究。试验结果表明：将实际载荷施加到连杆,得到实际工况下最大应力,通过LMS信号采集仪得到的测量点处的应变数值为6.1×10^-6,相应的应力为1.28 MPa,仿真得到该部件的测量点应力为1.26 MPa,误差为1.5%,仿真与试验结果基本一致,进一步证明了有限元仿真的可靠性。完成上述工作后,对发动机连杆进行模态仿真,得到连杆自由模态下的固有频率和振型,为发动机连杆进一步优化和应力、模态仿真提供可靠的理论和应用依据。     

模袋混凝土衬砌渠道冻胀破坏力学模型及应用

为了探究寒区模袋混凝土梯形衬砌渠道冻胀破坏力学模型,通过总结寒区模袋混凝土梯形衬砌渠道的冻胀破坏形式,对模袋混凝土梯形衬砌渠道发生冻胀破坏的机理进行分析,并结合大量的野外试验,对寒区模袋混凝土衬砌渠道的受力问题进行研究.在此基础上,通过对衬砌渠道合理的假设和简化,提出了模袋混凝土梯形衬砌渠道受冻胀破坏的力学模型,推导出模袋混凝土在空洞处内力表达式,同时总结了模袋混凝土衬砌结构发生冻胀破坏的判断准则.通过有关规范确定了最大法向冻胀力和切向冻结力,即可求出模袋混凝土的内力,并对模袋混凝土的厚度进行验算,为今后的工程设计提供一定的理论依据.在实际工程中,模袋混凝土衬砌结构在空洞处容易发生断裂破坏,应避免模袋混凝土衬砌结构出现空洞现象.     

连续反拱底板结构水闸加固改造的有限元分析

以某连续反拱底板水闸加固改造工程为例,建立反拱底板水闸改造前后三维有限元仿真数值计算模型,利用有限元计算软件模拟公路桥拱圈、工作桥的拆建,底板填平,新建支撑结构以及墙后减载等施工过程,实现拆除部分与新建部分的替换.通过改造前、结构拆除、减载、改造后4种工况的分析对比,研究了拆除、减载、新建过程对闸室底板应力状态的影响.研究结果表明:采用有限元计算可直观、准确地反应施工过程中底板应力变化趋势,主拉应力极值主要位于边孔部位;施工过程中,采取减载措施有效减小了底板受力,与未减载工况相比,底板主拉、主压应力极值分别减小了40%和55%,避免了施工期应力突变;反拱底板填平能够改善底板受力状况,改造后底板主拉应力减小了10%左右,主压应力由于受新建结构加重的影响有所增大.     

宽顶堰平板压差式量水闸过流规律

灌区水量的测量问题正日益受到关注。对于平原灌区，研究利用以淹没出流为主的工作闸门进行渠道量水具有现实意义。基于孔板式流量计的测流原理，提出一种平板压差式量水闸门。选择不同闸门开度e与闸门上游水深H组合，通过室内试验研究分析了闸孔淹没出流的相关测流规律，得出实用的流量系数经验公式。结果表明，该型闸门结构简单，取压方便，量水精度较高，集水位流量调控与测量为一体，适合应用于平原灌区。     

土体冻胀与地下水关系的研究进展

地下水与冻胀之间的关系在各种工程的施工设计、冻害防治和农业灌溉中起着重要的作用。地下水位的高低直接影响着土体的冻胀。概述了近五十年来我国在这方面取得的成果。包括产生冻胀的地下水位临界深度，受地下水位影响的冻胀带的分布规律和冻胀性分类，冻胀与地下水位之间的定性定量关系以及他们之间的作用机理。今后的研究发展方向是加强冻胀机理的研究，建立健全冻胀预报模型的研究和对冻结过程中地下水位变化的研究。     

基于数值模拟的“适变断面”衬砌渠道抗冻胀机理探讨

能适应渠基冻胀变形的衬砌渠道简称“适变断面”渠道。为了探明其抗冻胀机理及削减冻胀效果,应用ADINA软件对混凝土衬砌“适变断面”渠道冻胀进行数值模拟,计算渠道冻胀的温度场、变形场和应力场,研究衬砌板应力和变形规律,并与弧形坡脚梯形渠道比较分析表明：“适变断面”渠道能降低最大法向冻胀量55.11%、最大法向冻胀力51.65%、最大切向冻结力56.85%;通过冻胀量均方差及冻胀力分析比较,“适变断面”使渠道受力状态得到显著改善,冻胀变形分布更加均匀;衬砌板法向错位值总计1.3 cm,纵向伸缩缝周向压缩值总计为9.7 cm,揭示了“适变断面”渠道利用宽纵缝既能释放衬砌板法向冻胀变位,又能吸收周向冻胀变位,从而适应渠基冻胀变形减轻冻害的抗冻胀机理。最后通过模拟计算了“适变断面”渠道冻胀量均方差对边坡系数的敏感性,指出边坡系数i约为1∶1.7～1∶1.4时,“适变断面”渠道抗冻胀效果很显著,为“适变断面”渠道的推广及优化设计提供了参考。     

面向灌区调水工程的远程自动计量闸门研究

设计了一种基于远程无线通信技术的灌区动态调水系统,由安装于各级渠道上的自动计量闸门集群和运行于调度中心的远程调水控制系统组成。利用明渠测流理论和传感测量技术,实现了闸门的计量功能;对称双轮双向卷拉驱动机构和中空蜂窝闸板结构设计,提高了闸门启闭运动的可靠性和闸门运行能效;开发了基于ARM的闸门终端控制器,实现了闸门终端的智能控制和无线远程通讯,多种闸门工作模式可满足不同的应用需求;设计了太阳能供电与电源管理系统,解决了闸门野外工作的供电问题;开发了远程动态调水控制的应用软件包,实现了对闸门的远程监控与联动调水。实验表明,闸门终端环境适应性强,性能稳定,动态水位误差小于5 mm,闸门定位误差小于1 mm,自由流的测流误差小于4.6%,淹没流测流误差小于8.3%,可满足各类自动调水工程应用。     

河道泄水建筑物下泄水流噪声特性分析

随着城市河流治理,河道上泄水建筑物产生的水流噪声开始严重影响附近居民的生活,而噪声产生的机理和防治研究相对较少,本文就以浑河为对象,对其上橡胶坝、翻板闸及滚水坝三种类型泄水建筑物下泄水流噪声进行监测,测量不同类型泄水建筑物下泄水流在相同的条件下噪声变化。结果表明：在相同流量条件下,三种泄水建筑物噪声,橡胶坝最大,其次是渠首滚水坝,最后是翻板闸。泄水建筑物噪声都属于中低频噪声,且距建筑物距离越大噪声值越小。     

基于物联网和云架构的渠灌闸门智能控制系统

为了实现农田明渠灌溉的精准化控制,设计了一种基于物联网和云架构的渠灌闸门远程智能控制系统,系统由一体化旋转式闸门、本地控制软件、远程终端访问系统和云端中间件组成。闸门采用旋转式阀芯结构设计,降低闸门启闭时的驱动能耗;基于ARM开发了嵌入式控制系统,实现水闸运行的本地控制和状态数据采集;集成了无线通讯模块和光伏电源系统,解决传统水闸野外安装布线繁琐和供电困难问题;通过在阿里云服务器建立数据中心,部署中间件,实现水闸远程数据传送与控制指令传达;建立了基于水位、流量双反馈的闸门开度云控模型,实现水闸群智能运行;根据旋转式闸门启闭阶段角速度变化规律,提出了水闸运行异常报警方法;开发了B/S版和APP版的远程终端访问系统,实现了灌区数据大屏、闸群远程控制和智能调度,适用于农田灌溉中小型渠道输水、配水的精准化控制。