浅谈船闸三角闸门结构的空间有限元分析

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1、河海大学硕士学位论文船闸三角闸门结构的空间有限元分析姓名：迟朝娜申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：朱召泉20070301摘要三角闸门以其能够承受双向水头、并能在动水中启闭得到了广泛的运用，本文以谏壁船闸三角闸门为实例，对在静水荷载、撞击力作用下的三角闸门结构进行了空间有限元分析。在文中，首先对三角闸门的结构布置、受力特性、基本特点等做了简要的概括；介绍了国内外对船舶撞击力的规定及经验公式，并运用ANSYS几s—DYNA程序对闸门与船舶的碰撞进行动力有限元模拟计算，得出撞击力的时程曲线，将有限元分

2、析结果与经验公式对比得出：国内设计规范对船舶撞击力的数值规定明显偏低。同时，分析了船舶撞击力与结构刚度、船舶吨位、撞击速度、撞击角度的关系，得出结论如下：被撞物冈Ⅱ度对撞击力影响非常大，随着被撞物刚度的增大，撞击力也随之增长，而船舶的刚度变化对撞击力的影响比较小；船舶撞击力随着船舶吨位、撞击速度的增大而增大，但并不是国内外设计规范反映的正比关系；船舶以非正面撞击闸门时，有限元结果论证了米诺斯基理论，若直接乘以夹角的正弦计算船舶撞击力会有一定的误差且偏于保守。，本文分析了三角闸门的加固前、增设了直线防撞板

3、与浮箱、增设了折线防撞板与浮箱三种模型。分别对三种模型选取单元、网格划分、施加约束以后，计算各构佳在静水荷载、撞击力作用下的应力与变形，并对三种模型的计算结果进行对比分析，验证三角闸门加固效果，得到如下结论：在静水荷载作用下，构件强度、刚度、整体稳定均满足设计要求，但支臂与主横梁交接处附近有较大的应力●～集中，应对这些地方予以局部加固；闸门加固后，防撞效果非常明显。关键词：三角闸门，船舶撞击力，动力分析，加固，有限元AbstracIABST只ACTSectorlockgateisusedwidelybe

4、causeitcannotonlybeartwo—waywaterheadsbutalsoopenandcloseconvenientlyindynamicwater．Jianbilockgatewhichbearswaterpressureandshipimpactforce，anexampleofsectorlockgate，isanalyzedinspacefiniteelementwaysinthisdissertation．Arrangementofstructure，characterofs

5、ectorlockgateunderloadsareintroducedbriefly．Prescriptionandempiricalformulasaboutcollisionloadsarealsointroducedinthisdissertation．ThecollisionprocedureofshipandlockgateissimulatedandanalyzedwithANSYS／LS—DYNAprogram．Thetime—curvesofcollisionloadsareobtai

6、nedandtheconclusionthattheresultsofempiricalformulaalelowerthanthatisgotbyfiniteelementmethod．Therelationbetweencollisionloadsandstructurestiffness，tonnageandvelocityofshipsisanalyzedandfollowingconclusionsaregot：(1)therigidityofcollidedobjecthasgreataff

7、ectiononcollisionloads．Thecollisionloadsincreaseswiththeaccretionofcollidedobjectrigidity．However,thevariationofvesselrigidityhaslessrelationshipwiththecollisionforce．(2)Theloadincreasessynchronouslywithaccretionofshiptonnageandcollisionspeed，butdoesnotf

8、ollowthedirectratioasshowninthedesigncriterionhomeandabroad．0)Whenlockgateisnotcollidedinrightangle，theMinorkytheoryisapprovedbyfiniteelementresults．Tolerancemayoccuranditwillbeconservativeifcollisionforceisobtainedbymulti